The influence of Swirl and Tumble on the combustion, emissions formation and heat transfer in Diesel Dual Fuel engines

Abstract: Det allt större fokus som läggs på kopplingen mellan den ökande konsumtionen av fossila drivmedel och stigande koncentrationsnivåer av växthusgasen koldioxid har föranlett en intensifiering av forskningen inom alternativa drivmedel och förbränningsmotorkoncept, där Diesel Dual Fuel är konceptet som avhandlas under det här examensarbetet. Specifikt undersöks inverkan av rotationsrörelserna Swirl och Tumble på förbränningen, emissionsbildningen och värmeöverföringen i en portinsprutad Diesel Dual Fuelmotor. Resultaten visar att Swirl och Tumble i olika grad påverkar flampropageringen och hur formationen av oförbrända kolväten, härstammandes från ofullständig förbränning, kan kopplas till antingen s.k. crevices eller flamutsläckning beroende på testförhållanden och kolvgeometrier. Resultaten visar också att Swirl och Tumble påverkar efter-oxideringen av de oförbrända kolvätena i olika utsträckning och via olika mekanismer beroende på testförhållanden. För crevice-vinklade tester leder avsaknaden av Swirl-rörelse vid Swirl 1 till att oförbrända kolväten förblir längs med cylinder-linern och undgår fullständig efter-oxidering. För alla tester leder den ökande värmeöverföringen med högre Swirl till en minskad efter-oxidering. Vid maximala Swirl 7, Tumble 2 kompenserar den avancerade, stabilare och mer intensiva förbränningen för den minskade efter-oxideringen givet de lägre avgastemperaturerna. För tester vid magrare förhållanden leder den låga turbulensen vid Swirl 3.8, Tumble 1.25 till en lång tändfördröjning, vilket sammanfaller med instabil förbränning och väldigt höga värden av oförbrända kolväten. Betydligt lägre nivåer av oförbrända kolväten ges vid Swirl 2.5, Tumble 1.2 där en något senare samt stabil förbränning gynnas av låga värmeförluster och kraftig efter-oxidering. Ett liknande resultat ses även vid Swirl 3.8, Tumble 4 där en högre Tumble förkortar tändfördröjningen.