EN
Thermo-kinetic modelling of variable valve timing effects on HCCI engine combustion / HCCI Motorun Yanmasına Değişken Supap Zamanlamasının Etkilerinin Termo-Kinetik Modeli
Öz
In this study the effects of variable valve timing on the combustion of an Homogeneous Charge Compression Ignition (HCCI) engine have been analysed using a new modelling approach for HCCI engine cycle. A novel sequential modelling platform is developed using a combination of detailed multi-zone thermo-kinetic combustion model, 1D intake flow model and exhaust gas flow model. The new model utilizes CHEMKIN-PRO and GT-POWER software along with in-house exhaust gas flow model. Experimental data from a single-cylinder HCCI engine is used to validate the model. Validation results show that the model can predict combustion phasing and Indicated Mean Effective Pressure (IMEP) with average errors of 1.1 crank angle degrees (CAD) and 0.3 bar, respectively. The experimentally validated model is then used to investigate the effects of intake valve timing on HCCI auto-ignition radicals, zonal temperature, combustion phasing, IMEP, and exhaust emissions.
Özet: Bu çalışmada, HCCI motor çevrimi için yeni bir model yaklaşımı kullanılarak, homojen dolgulu sıkıştırma ateşlemeli (HCCI) bir motordaki yanmaya değişken supap zamanlamasının etkisi incelenmiştir. Detaylı bir çok-bölgeli termo-kinetik yanma modeli, 1D emme akış modeli ve egzoz gazı akış modeli kombinasyonu kullanılarak yeni bir ardışık modelleme platformu geliştirilmiştir. Yeni model, yalnızca egzoz manifoldundaki gaz akış modeli ile CHEMKIN-PRO ve GT-POWER yazılımı kullanmaktadır. Modeli doğrulamak için tek silindirli bir HCCI motordan elde edilen deneysel veriler kullanılmıştır. Doğrulama sonuçları göstermiştir ki model, 1.1 krank açısı derecesi ve 0.3 bar ortalama hatalar ile yanma fazını ve ortalama efektif basıncı tahmin edebilmektedir. Deneysel olarak doğrulanan model daha sonra emme supabı zamanının HCCI otomatik ateşleme karakterine, bölgesel sıcaklığa, yanma fazına, ortalama efektif basınca ve egzoz emisyonlarına etkisini araştırmak için kullanılmıştır.
Anahtar Kelimeler
Kaynakça
- H. Zhao, “Homogeneous Charge Compression Ignition (HCCI) and Controlled Auto Ignition (CAI) Engines for the Automotive Industry,” Woodhead Publishing, Brunel University, UK, 2007.
- F. Zhao, T.W. Asmus, D.N. Assanis, J.E. Dec, J.A. Eng, and P.M. Najt, “Homogeneous Charge Compression Ignition (HCCI) Engines: Key Research and Development,” Progress In Technology, Issues PT-94, 2003.
- S. Saxena and I. D. Bedoya, “Fundamental Phenomena Affecting Low Temperature Combustion and HCCI Engines, High Load Limits and Strategies for Extending These Limits,” Progress in Energy and Combustion Science,39(5): 457-488, 2013.
- N. Milovanovic., R. Chen, and J.W.G. Turner. “Influence of The Variable Valve Timing Strategy On The Control Of A Homogeneous Charge Compression (HCCI) Engine,” SAE Technical Paper, 2004-01-1899, 2004.
- N. Milovanovic., D. Blundell, and J. Turner, “Cam Profile Switching (CPS) And Phasing Strategy Vs Fully Variable Valve Train (FVVT) Strategy For Transitions Between Spark Ignition And Controlled Auto Ignition Modes,” SAE Technical Paper, 2005-01-0766, 2005.
- S. M. Aceves, J. R. Smith., C. K. Westbrook, W. J. “Compression Ratio Effect On Methane HCCI Combustion,” Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, 121(3): 569-574, 1999.
- D. Law, D. Kemp, J. Allen, G. Kirkpatrick, and T. Copland, “Controlled Combustion In An IC-Engine With A Fully Variable Valve Train,” SAE Technical Paper , 2001-01-0251, 2001.
- P. A. Caton, H. H. Song, N. B. Kaahaaina, and C. F. Edwards. “Residual-Effected Homogeneous Charge Compression Ignition With Delayed Intake-Valve Closing at Elevated Compression Ratio,” International Journal of Engine Research, 6(4): 399-419, 2005.
Ayrıntılar
Birincil Dil
İngilizce
Konular
-
Bölüm
-
Yayımlanma Tarihi
31 Ocak 2015
Gönderilme Tarihi
31 Ocak 2015
Kabul Tarihi
-
Yayımlandığı Sayı
Yıl 2015 Cilt: 4 Sayı: 1
APA
Nazemi, M., Saigaonkar, H., & Shahbakhti, M. (2015). Thermo-kinetic modelling of variable valve timing effects on HCCI engine combustion / HCCI Motorun Yanmasına Değişken Supap Zamanlamasının Etkilerinin Termo-Kinetik Modeli. International Journal of Automotive Engineering and Technologies, 4(1), 54-62. https://doi.org/10.18245/ijaet.51525
AMA
1.Nazemi M, Saigaonkar H, Shahbakhti M. Thermo-kinetic modelling of variable valve timing effects on HCCI engine combustion / HCCI Motorun Yanmasına Değişken Supap Zamanlamasının Etkilerinin Termo-Kinetik Modeli. International Journal of Automotive Engineering and Technologies. 2015;4(1):54-62. doi:10.18245/ijaet.51525
Chicago
Nazemi, Mohammadreza, Hrishikesh Saigaonkar, ve Mahdi Shahbakhti. 2015. “Thermo-kinetic modelling of variable valve timing effects on HCCI engine combustion / HCCI Motorun Yanmasına Değişken Supap Zamanlamasının Etkilerinin Termo-Kinetik Modeli”. International Journal of Automotive Engineering and Technologies 4 (1): 54-62. https://doi.org/10.18245/ijaet.51525.
EndNote
Nazemi M, Saigaonkar H, Shahbakhti M (01 Nisan 2015) Thermo-kinetic modelling of variable valve timing effects on HCCI engine combustion / HCCI Motorun Yanmasına Değişken Supap Zamanlamasının Etkilerinin Termo-Kinetik Modeli. International Journal of Automotive Engineering and Technologies 4 1 54–62.
IEEE
[1]M. Nazemi, H. Saigaonkar, ve M. Shahbakhti, “Thermo-kinetic modelling of variable valve timing effects on HCCI engine combustion / HCCI Motorun Yanmasına Değişken Supap Zamanlamasının Etkilerinin Termo-Kinetik Modeli”, International Journal of Automotive Engineering and Technologies, c. 4, sy 1, ss. 54–62, Nis. 2015, doi: 10.18245/ijaet.51525.
ISNAD
Nazemi, Mohammadreza - Saigaonkar, Hrishikesh - Shahbakhti, Mahdi. “Thermo-kinetic modelling of variable valve timing effects on HCCI engine combustion / HCCI Motorun Yanmasına Değişken Supap Zamanlamasının Etkilerinin Termo-Kinetik Modeli”. International Journal of Automotive Engineering and Technologies 4/1 (01 Nisan 2015): 54-62. https://doi.org/10.18245/ijaet.51525.
JAMA
1.Nazemi M, Saigaonkar H, Shahbakhti M. Thermo-kinetic modelling of variable valve timing effects on HCCI engine combustion / HCCI Motorun Yanmasına Değişken Supap Zamanlamasının Etkilerinin Termo-Kinetik Modeli. International Journal of Automotive Engineering and Technologies. 2015;4:54–62.
MLA
Nazemi, Mohammadreza, vd. “Thermo-kinetic modelling of variable valve timing effects on HCCI engine combustion / HCCI Motorun Yanmasına Değişken Supap Zamanlamasının Etkilerinin Termo-Kinetik Modeli”. International Journal of Automotive Engineering and Technologies, c. 4, sy 1, Nisan 2015, ss. 54-62, doi:10.18245/ijaet.51525.
Vancouver
1.Mohammadreza Nazemi, Hrishikesh Saigaonkar, Mahdi Shahbakhti. Thermo-kinetic modelling of variable valve timing effects on HCCI engine combustion / HCCI Motorun Yanmasına Değişken Supap Zamanlamasının Etkilerinin Termo-Kinetik Modeli. International Journal of Automotive Engineering and Technologies. 01 Nisan 2015;4(1):54-62. doi:10.18245/ijaet.51525
Cited By
Heat transfer in hcci phenomenological simulation models: A review
Applied Energy
https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2016.08.061Thermo-kinetic multi-zone modelling of low temperature combustion engines
Progress in Energy and Combustion Science
https://doi.org/10.1016/j.pecs.2022.100998