Application of LES for Analysis of Unsteady Effects on Combustion Processes and Misfires in DISI Engine
Application de simulation aux grandes échelles pour l’analyse des effets instationnaires de combustion et d’allumage raté dans les moteurs DISI
1 Darmstadt University of Technology,
Department of Mechanical Engineering, Institute of Energy and Power Plant
Technology, Petersenstral3e
30, 64287
Darmstadt -
Germany
2 Darmstadt University of Technology,
Graduate School of Computational Engineering, Dolivostral3e 15, 64293, Darmstadt -
Germany
e-mail: digor@ekt.tu-darmstadt.de -
nishad@gsc.tu-darmstadt.de - sadiki@ekt.tu-darmstadt.de
- janicka@ekt.tu-darmstadt.de
⋆ Corresponding author
Cycle-to-cycle variations of combustion processes strongly affect the emissions, specific fuel consumption and work output. Internal combustion engines such as Direct Injection Spark-Ignition (DISI) are very sensitive to the cyclic fluctuations of the flow, mixing and combustion processes. Multi-cycle Large Eddy Simulation (LES) analysis has been used in order to characterize unsteady effects of combustion processes and misfires in realistic DISI engine. A qualitative analysis of the intensity of cyclic variations of in-cylinder pressure, temperature and fuel mass fraction is presented. The effect of ignition probability and analysis of misfires are pointed out. Finally, the fuel history effects along with the effect of residual gas on in-cylinder pressure and temperature as well as misfires are discussed.
Résumé
Les variations cycliques de la combustion affectent fortement les émissions de polluants, la consommation spécifique de carburant et l’efficience. Les moteurs à combustion interne du type « Direct Injection Spark- Ignition » (DISI) sont particulièrement sensibles aux fluctuations cycliques de l’écoulement, de mélange et de combustion. Une analyse basée sur la simulation multi-cycle aux grandes échelles (LES, Large Eddy Simulation), ici dénommée « multicycle-LES », est utilisée afin de caractériser les effets instationnaires de combustion et les allumages ratés dans un moteur DISI. Une analyse qualitative de l’intensité des variations cycliques de la pression, de la température et de la fraction de massique de carburant dans le cylindre est présentée. La probabilité d’allumage incluant l’étude des allumages ratés est en particulier analysée. Finalement, l’effet du gaz résiduel sur la pression, la température et les allumages ratés dans le cylindre est discuté.
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