Study of the impact of multiple injection strategies on the soot formation and Diesel ignition

Abstract

[ES] Las estrategias de inyección múltiple han aumentado sus capacidades en conjunto con la evolución de las tecnologías de sistemas de inyección hasta el punto de que hoy en día es posible inyectar ocho pulsos diferentes por ciclo, lo que permite mejorar el rendimiento del motor y, en consecuencia, las emisiones. El presente trabajo se realizó para dos estrategias simplificadas: una piloto - principal y una post - principal, con el fin de analizar la influencia de un pulso auxiliar en el principal y viceversa, en condiciones reactivas para dos cantidades piloto / post y cuatro tiempos de retraso hidráulico. El estudio se llevó a cabo empleando dos técnicas ópticas: "Diffuse Back-light Illumination" (DBI) junto con quimioluminiscencia de paso de banda de llama para medir el hollín, representada por la distribución de mapas de hollín, y la técnica Schlieren de un solo paso para el retraso de encendido (ID). Además, se desarrolló y validó con éxito una metodología novedosa para desacoplar el inicio de combustión (SOC) del segundo pulso. A partir de los resultados del retardo de encendido, se encontró para todos los puntos de prueba que la inyección piloto mejoró las condiciones que promueven un encendido más rápido del pulso principal, también a temperaturas de cámara más altas, todas las condiciones presentaron un evento de combustión separado para cada inyección. En términos de emisiones, el hollín aumentó en las principales estrategias piloto en comparación con su caso de inyección única, así como en condiciones que promueven una combustión premezclada más rápida.

[EN] Multiple injection strategies have increased their capabilities along with the evolution of injection system technologies up to the point that nowadays it is possible to inject eight different pulses, permitting to improve the engine performance, and consequently, emissions. The present work was realized for two simplified strategies: a pilot-main and a main-post, in order to analyze the influence of an auxiliary pulse on the main and otherwise, in reactive conditions for two pilot/post quantities and four hydraulic dwell times. The study was carried out by employing two optical techniques: diffused back-illumination with flame bandpass chemiluminescence for measuring soot, represented by soot-maps distribution, and single-pass schlieren for ignition delay (ID). Furthermore, a novel methodology for decoupling the start of combustion (SOC) of the second pulse was developed and successfully validated. From the ignition delay results, it was found for all test points that the pilot injection enhanced conditions which promote a faster ignition of the main pulse, also at higher chamber temperatures, all conditions presented a separate combustion event for each injection. In emission terms, soot increased in the pilot-main strategies compared to its single injection case, as well as, in conditions that promote faster-premixed combustion.