The control of the course of combustion in a DI SI engine through matching of the multiple injection strategy

• Autorzy: Wisłocki K. , Pielecha I. , Czajka J. , Maslennikov D.

Warianty tytułu

PL

Sterowanie przebiegiem spalania w silniku ZI z wtryskiem bezpośrednim przez dobór strategii podziału dawki wtryskiwanego paliwa

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the results of the investigations of the dependence of the basic energy related indexes of the engine process on the strategy of direct multiple fuel injection. The tests were performed on a model engine - a Rapid Compression Machine. In the subsequent measuring cycles the injection strategy control (number of injected fuel doses, their size and dwell times) was modified. The courses of the combustion were observed through optical access and the possibility of recording of individual images of high spatial and time resolution. While processing the footage the velocity of flame formation and its development were determined as well as the main conditions of the flame propagation. Additionally, based on the observations and analysis of the spectral luminance distribution performed through a two-color method the temperature distribution was determined in the flame area. The investigations were performed for different injection strategies (multiple injection). It has been observed that the division of the injected fuel dose leads to the process of combustion, reduction of its duration and a reduction of the maximum flame temperatures. The fuel dose division is advantageous for the improvement of the efficiency of the oxidation process at lower temperatures approximating the phenomenon of low temperature combustion).

PL

W pracy przedstawiono wyniki badania zależności podstawowych wskaźników energetycznych procesu silnikowego od strategii sterowania bezpośrednim wtryskiem wieloczęściowym. Badania przeprowadzono na silniku modelowym, tzw. Maszynie Pojedynczego Cyklu. W kolejnych cyklach pomiarowych zmieniano strategię sterowania określoną przez liczbę wtryskiwanych dawek częściowych, ich wielkość oraz czasy między nimi. Przebiegi procesu spalania obserwowano wykorzystując dostęp optyczny do komory spalania i możliwość rejestracji poszczególnych obrazów z dużą rozdzielczością czasową i przestrzenną. W trakcie obróbki materiału filmowego określano prędkość powstawania i rozwoju płomienia oraz główne kierunki jego propagacji. Dodatkowo, na podstawie obserwacji i analizy spektralnego rozkładu luminancji przeprowadzonej z zastosowaniem metody dwubarwowej określano rozkład temperatury w obszarze płomienia. Badania zrealizowania dla różnych strategii wtrysku (wtrysk wielofazowy). Stwierdzono, że podział dawki wtryskiwanego paliwa prowadzi do procesu spalania, skrócenia jego czasu i zmniejszenia maksymalnych temperatur płomienia. Podział dawki sprzyja więc poprawie skuteczności procesu utleniania przy niższych temperaturach, zbliżając proces do tzw. spalania niskotemperaturowego.

Słowa kluczowe

EN

combustion in SI engine; optical research; multiple injection; low temperature combustion

PL

spalanie w silniku o ZI; badania optyczne; podział dawki paliwa; spalanie niskotemperaturowe

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Naukowe Silników Spalinowych
• Czasopismo: Silniki Spalinowe
• Rocznik: 2011
• Tom: R. 50, nr 3
• Opis fizyczny: Pełny tekst na DVD, Bibliogr. 24 poz.

Twórcy

autor

Wisłocki K.

autor

Pielecha I.

autor

Czajka J.

autor

Maslennikov D.

• Faculty of Working Machines and Transportation at Poznan University of Technology

Bibliografia

• [1] Alkidas A.C.: Combustion advancements in gasoline engines. Energy Conversion and Management 48 (2007) 2751-2761.
• [2] Alkidas A.C., El Tahry S.H.: Contributors to the Fuel Economy Advantage of DISI Engines Over PFI Engines, SAE Technical Paper 2003-01-3101, 2003.
• [3] Alkidas A.C., Lippert A.M., Reuss D.L., Liedtke J., Wu K.-J.: Fuel economy and engine-out emissions from a single-cylinder two-valve direct-injection SI engine operating in the stratified-combustion regime. SAE Technical Paper 2002-01-2658, 2002.
• [4] Bock C., Hirschfelder K., Ofner B., Schwarz C.: The New BMW V8 Gasoline Engine with Twin Turbo Part 2 - Functional Characteristics, MTZ 12/2008 Vol. 69.
• [5] Chang W.-S., Kim Y.-N. and Kong J.-K.: Design and Development of a Spray-guided Gasoline DI Engine, SAE Technical Paper 2007-01-3531, 2007.
• [6] Davis 7.2. LaVision, Göttingen, Germany, www.lavision.de.
• [7] Fröhlich K., Borgmann K., Liebl J.: Potenziale zukünftiger Verbrauchstechnologien, 24. Internationalen Wiener Motorensymposium, Vienna, 2003.
• [8] Fuerhapter A., Piock W.F, Fraidl G.K.: CSI - controlled auto ignition - The best solution for the fuel consumption - versus emission tradeoff? SAE Technical Paper 2003-01-0754, 2003.
• [9] Hentschel W.: New methods in optical diagnostics on production engines with only minor modifications, Combustion Engines Mag., s. 50-61, No. 2/137 (2009).
• [10] Jiang F. et al.: Experimental study on measurement of flame temperature distribution using the two-color method. Journal of Thermal Science, Vol. 11, No 4, 2002.
• [11] Lohfink C., Baecker H. and Tichy M.: Experimental Investigation on Catalyst-Heating Strategies and Potential of GDI Combustion Systems, SAE Technical Paper 2008-01-2517, 2008.
• [12] Luttermann C. and Mährle W.: BMW High Precision Fuel Injection in Conjunction with Twin-Turbo Technology: a Combination for Maximum Dynamic and High Fuel Efficiency, SAE Technical Paper 2007-01-1560, 2007.
• [13] Raimann J., Arndt S., Grzeszik R., Ruthenberg I.: Optical investigations in stratified gasoline combustion systems with central injector position leading to optimized spark locations for different injector designs. SAE Technical Paper 2003-01-3152, 2003.
• [14] Schwarz C., Schünemann E., Durst B., Fischer J., Witt A.: Potentials of the Spray-Guided BMW DI Combustion System, SAE Technical Paper 2008-01-1265, 2008.
• [15] Svensson K.I., Mackrory A.J., Richards M.J., Tree D.R.: Calibration of an RGB, CCD Camera and Interpretation of its Two-Color Images for KL and Temperature. SAE Technical Paper 2005-01-0648, 2005.
• [16] Szekely G.A., Alkidas A.C.: Combustion Characteristics of a Spray-Guided Direct-Injection Stratified-Charge Engine with a High-Squish Piston, SAE Technical Paper 2005-01-1937, 2005.
• [17] Van Der Wege B.A., Han Z., Iyer C.O., Muñoz R.H. and Yi J.: Development and Analysis of a Spray-Guided DISI Combustion System Concept, SAE Technical Paper 2003-01-3105, 2003.
• [18] Waltner A., Lückert P., Breitbach H., Doll G., Herwig H., Kemmler R., Weckenmann H.: The new V6 petrol engine with direct injection from Mercedes-Benz. 31st International Vienna Engine Symposium 2010.
• [19] Waltner A., Lückert P., Schaupp U., Rau E., Kemmler R., Weller R.: Future Technology of the Spark-ignition Engine: Spray-guided Direct Injection with Piezo Injector. 27th International Vienna Motor Symposium 2006.
• [20] Wang Y.-J., Wang J.-X., Shuai S.-J., Lei X.- H., An X.-L.: Study of Injection Strategies of Two-stage Gasoline Direct Injection (TSGDI) Combustion System, SAE Technical Paper 2005-01-0107, 2005.
• [21] Wirth M., Zimmermann D., Friedfeldt R., Caine J., Schamel A., Storch A., et al.: The next generation of gasoline direct injection: improved fuel economy and optimized system cost. In: Advance engine design and performance, Global Powertrain Congress GPC'03, Vol. 24, 2003.
• [22] Wislocki K., Czajka J., Pielecha I., Maslennikov D.: The influence of heavy whirl charge on the combustion process. In: Motorische Verbrennung, München 2011.
• [23] Wislocki K., Pielecha I., Czajka J., Maslennikov D.: The influence of fuel injection parameters on the indexes of fuel atomization quality for a high pressure injection. SAE Technical Paper 2010-01-1499, 2010.
• [24] Wislocki K., Pielecha I., Maslennikov D.: Optical research of spray development of E85 fuel in high pressure gasoline direct injection system. SAE Technical Paper 2010-01-2285, 2010.