Combustion and Exhaust Emissions in a Heavy-Duty Diesel Engine with Increased Premixed Combustion Phase by Means of Injection Retarding
Processus de combustion et émissions de polluants d'un moteur diesel de poids lourd fonctionnant avec une phase de combustion en prémélange augmentée par retard à l'injection
CMT-Motores Térmicos, Universidad Politécnica de Valencia
Corresponding author: fpayri@mot.upv.es
An experimental study has been conducted in a HD diesel engine operating at light load with standard injection and combustion systems, retarding the start of injection with the aim of promoting the first phase of combustion in premixed conditions. A detailed study of the combustion characteristics has been carried out by means of a combustion diagnosis model, and the basic phenomena behind the changes in engine performance and pollutant emissions have been studied. Retarded fuel injection has produced very low levels in nitrogen oxides (NOx) and soot emissions, with the inconvenient of higher carbon monoxide (CO) and unburned or partially burned hydrocarbons (HC) emissions and a significant penalty in fuel efficiency. At the light engine load operation point studied here, the combination of retarded fuel injection and the introduction of exhaust gas recirculation (EGR) has proven to be very efficient in achieving soot and NOx levels below the future emission regulations, at the cost of increased fuel consumption and high CO and HC emissions.
Résumé
Une étude expérimentale a été réalisée sur un moteur diesel de poids lourd avec des systèmes d'injection et de combustion standard, fonctionnant à faible charge. L'objectif était de promouvoir, en retardant le début de l'injection, une phase de combustion en prémélange importante. Une analyse détaillée des caractéristiques de la combustion obtenues avec un modèle de diagnostic a permis d'étudier les phénomènes basiques à l'origine des variations des prestations et des émissions de polluants du moteur. Une injection de carburant retardée a provoqué de très bas niveaux d'émissions d'oxydes d'azote (NOx) et de suies, avec l'inconvénient d'une augmentation des émissions de monoxyde de carbone (CO) et d'hydrocarbures non ou partiellement brûlés (HC) ainsi qu'une dégradation significative du rendement. En ce qui concerne le fonctionnement de faible charge étudié, la combinaison d'une injection retardée et la recirculation de gaz d´échappement (EGR) s'est avérée très efficace pour réduire les niveaux de suies et de NOx en dessous des futures normes d'émissions, au détriment d'une augmentation de la consommation et des émissions de CO et d'HC.
© IFP, 2006