Homogeneous Charge Compression Ignition: Formulation Effect of a Diesel Fuel on the Initiation and the Combustion - Potential of Olefin Impact in a Diesel Base Fuel
Combustion en mode HCCI : impact de la formulation d'un carburant Diesel sur l'initiation et la combustion - Potentiel de l'ajout d'oléfine dans une base gazole
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Institut français du pétrole, IFP, 1-4 avenue de Bois-Préau - 92852 Rueil-Malmaison Cedex - France
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Centre National de la Recherche Scientifique, 1C avenue de la recherche scientifique, 45071 Orléans Cedex 2 - France
Corresponding authors: dorotheealseda@yahoo.fr xavier.montagne@ifp.fr dagaut@cnrs-orleans.fr
In this work, attention is paid on initiation and HCCI combustion control through fuel formulation. This article shows the effect of olefin addition (and in particular 1-octene and octa-1,7-diene addition) in a Diesel base fuel. Tests are made with a jet-stirred reactor and an engine bench. The current Diesel fuel cetane numbers are not really adapted for a perfect control of HCCI combustion. In HCCI conditions, the autoignition of a Diesel fuel occurs too early in the cycle. This study shows that, with the jet-stirred reactor, 1-octene addition allows decreasing the advancement of the cool flame reaction of n-octane. Engine bench experiments show that, at 1500 rpm, 1-octene and octa-1,7-diene addition decrease the physical delay and increase the chemical auto-ignition delay of the Diesel base fuel. These results can be explained by olefin chemistry: olefin double bonds imply reactions (with radicals) that are in competition with the cool flame reactions. There is also the fact that the intermediate species are stabilised by mesomery. About pollutants, olefin addition decreases HC emissions of the Diesel base fuel. Adding light olefins in a Diesel base fuel could improving the HCCI combustion.
Résumé
L'objectif de ce travail est de proposer une amélioration du contrôle et de l'initiation de la combustion en mode HCCI via la formulation du carburant. L'article présente l'impact de l'addition d'oléfines (et en particulier l'addition de 1-octène et d'octa-1,7-diène) dans une base gazole. Les tests sont effectués à l'aide d'un réacteur auto-agité et d'un banc moteur. L'indice de cétane d'un carburant Diesel n'est pas réellement adapté pour un contrôle parfait de la combustion en mode HCCI. Dans des conditions de combustion en mode HCCI, l'autoinflammation de la base gazole se produit trop tôt dans le cycle moteur. Cette étude montre, sur réacteur auto-agité, que le 1-octène réduit l'avancement réactionnel de la flamme froide du n-octane. Sur banc moteur, à 1500 tr/min, l'ajout de 1-octène et d'octa-1,7-diène diminue le délai physique et augmente le délai chimique d'auto-inflammation de la base gazole. Ces résultats s'expliquent par la chimie des oléfines : les doubles liaisons des oléfines impliquent des réactions compétitives (avec des radicaux) à celles donnant lieu à la flamme froide. De plus, les espèces intermédiaires sont stabilisées par mésomérie. Au niveau des polluants, les oléfines diminuent les émissions d'HC de la base gazole. Ajouter des oléfines légères à une base gazole est une voie d'amélioration envisageable pour la combustion en mode HCCI.
© IFP, 2008