Effects of Control Parameters on Performance and Emissions of HSDI Diesel Engines: Investigation via Two Zone Modelling

I. Arsie, C. Pianese, M. Sorrentino
2007 Oil & Gas Science and Technology  
Effets des paramètres de contrôle sur les performances et les émissions de moteurs Diesel HSDI : étude au moyen de modélisation à deux zones -Cet article traite du développement et de la validation expérimentale d'un modèle de combustion à deux zones pour des moteurs Diesel (HSDI) à injection directe à grande vitesse. Ce modèle a pour but d'assister la conception du contrôle du moteur pour les moteurs Diesel common-rail à injections multiples, où le grand nombre de paramètres de contrôle (durée
more » ... de l'injection, angle de came de l'injection, pression du rail, etc.) rend la réalisation d'expériences extrêmement coûteuse, en termes de temps et d'argent. L'approche de la modélisation est basée sur un modèle de combustion semi-empirique à deux zones, couplé à une analyse d'identification intensive, de manière à mettre en place un outil de prévision permettant de simuler les effets des stratégies de contrôle sur les émissions de combustion et d'échappement. La nébulisation de carburant et la combustion sont simulées en divisant la chambre de combustion en deux volumes de contrôle, représentant le jet de carburant et l'air environnant. Le gicleur de carburant est ensuite divisé en deux zones afin de séparer les phases liquide et vapeur, alors que la zone d'air environnante est composée d'air frais et de gaz résiduels. Les modèles d'évaporation de carburant et de combustion sont basés sur une description semi-empirique proposée par Whitehouse and Way, qui représente la présence de régimes prémélangés et de diffusion. Le modèle de nébulisation du carburant évalue le déplacement du jet dans le cylindre, en utilisant une description empirique du temps de désagrégation et prévoit l'entraînement de l'air au moyen de la conservation du mouvement. Les émissions de NOx et l'échappement de suie sont prévus conformément aux mécanismes, bien connus, proposés respectivement par Zeldovich et Hiroyasu. La précision du modèle a été testée avec succès sur un large ensemble de données expérimentales, composées de presque 100 cycles de moteur mesurés sur un moteur commercial common-rail diesel à multi-injection. En outre, il a suffi de mesurer 9 points de fonctionnement pour identifier le modèle et cela confirme le recours limité aux expériences. Les résultats de la simulation ont aussi démontré que le modèle peut prévoir les effets de différents paramètres d'injection, en cas d'injection simple et multiple, ceci avec une durée courte de simulation. Par conséquent, ce modèle peut être intégré facilement dans un schéma global de simulation pour accomplir des simulations intensives ou des analyses d'optimisation, destinées à minimiser la consommation et/ou les émissions par rapport à une stratégie d'injection (nombre d'injections, durée de l'injection, pression du rail, etc.).
doi:10.2516/ogst:2007069 fatcat:5ax77nl4nbbrjmhk5flv5fbzqq