3. Verbranding in Dieselmotoren
3.1. Mengselvorming
3.1.1. Injectieverloop
1. totale hoeveelheid brandstof QB per cyclus
B
→ bepaalt vermogen; diesel heeft geen gasklep
Pe geregeld door λ
λ van 1,4 tot λ = … 7 – 10
bij diesel toch ontsteking bij λ = 10
in tegenstelling ottocyclus
2. distributie van brandstof injectie qB/°kh
→ bepaalt verbrandingsverloop → p(α) → ηi
→ bepaalt zachte werking
QB (totaal) ; garagetestbank
qB (α) te bepalen met o.a. cellenrad
cellenrad methode
Invloedsfactoren injectieverloop
- nokprofiel
- geometrie leiding (lengte), pomp, injector (aantallen en
afmetingen gaatjes)
- werkingsparameter motor (n, belasting)
- viscositeit brandstof
dieselmotoren slide 1.
,Injectiekarakteristieken
- plunjerheffing
- injectieverloop
• injectievertraging ◦ samendrukbaarheid brandstof
◦ uitzetting (elasticiteit) leiding
◦ lekverliezen
• injectiebegin
◦ openingsdruk
popen · (d1-d2) = Fveer = k·x
bv 200 bar
• einde injectie
◦ sluitingsdruk psluit · d1 = Fveer = k·x
bv 150 bar
◦ presidueel
ontlastingsventiel
presid bv 100 bar
◦ nadruppelen – na-injectie
♦ weerbotsen naald
♦ drukgolven
verkoking !
- drukverloop
- naaldheffing
- cilinderdruk
dieselmotoren slide 2.
,3.1.2. Brandstofstraal
naast QB (totaal) en qB (α) zijn voor verbrandingsverloop
ook van belang : - verdeling brandstof over lucht
- verstuiving (uiteenvallen) in druppels
- mengen
- verdampen
- verder mengen
a) brandstofstraal in de lucht in rust (als dcil >> 200 mm)
- brandstof gesloten straal uit injector openingen
- verdeling brandstof over lucht afhankelijk van :
1. richting en indringdiepte
• aantal injectorgaten
• indringdiepte : ↑ met Δp en diameter injectorgaten
↓ D lucht
2 . opbreken in druppels (verstuiven - uiteenvallen)
3 . verstuiven (uiteenvallen) van straal en menging
• overdracht van momentum mv (hoeveelheid van
beweging) aan mantel straal veroorzaakt meenemen
(aanzuigen) van lucht (entrainment proces) waardoor ook
brandstofdruppels afzonderen en menging ontstaat (en
stroming van lucht in richting van straal)
• zware (grote) druppels vallen verder uiteen in kleinere
zolang aërodynamische krachten >>
oppervlaktespanningkrachten
c 2 πd 2
ρl ⋅ × ⋅ c x = kπdσ
2 4
W = getal van Weber
dc 2 8k
ρ⋅ = = W > 10
σ cx
dieselmotoren slide 3.
, - verstuiving
• gekarakteriseerd door distributie druppelafmetingen
• Sauter Mean Diameter ds d.i. druppelafmeting die
dezelfde opp/vol verhouding heeft als ganse straal
druppels.
opp. bol = πd 2
π d n3
πd 3 ∑n π d 3
∑ d 3
vol. bol = 6 = s
⇒ d s = n n2
6 ∑ n πd n 6 πd s
2 2
∑n dn
• druppelafmetingen i.f.v. :
◦ injectiedruk
◦ geometrie injectorgaten
◦ densiteit lucht
◦ viscositeit en opp. spanning brandstof
• voorbeeld van radiale distributie druppeldiameter
4. verdampen
verstuiving in kleine druppels belangrijk voor opwarming
en verdamping
als d << │• opp/vol ↑ → meer warmtetoevoer
│• warmteoverdrachtscoëff. ↑
dieselmotoren slide 4.
3.1. Mengselvorming
3.1.1. Injectieverloop
1. totale hoeveelheid brandstof QB per cyclus
B
→ bepaalt vermogen; diesel heeft geen gasklep
Pe geregeld door λ
λ van 1,4 tot λ = … 7 – 10
bij diesel toch ontsteking bij λ = 10
in tegenstelling ottocyclus
2. distributie van brandstof injectie qB/°kh
→ bepaalt verbrandingsverloop → p(α) → ηi
→ bepaalt zachte werking
QB (totaal) ; garagetestbank
qB (α) te bepalen met o.a. cellenrad
cellenrad methode
Invloedsfactoren injectieverloop
- nokprofiel
- geometrie leiding (lengte), pomp, injector (aantallen en
afmetingen gaatjes)
- werkingsparameter motor (n, belasting)
- viscositeit brandstof
dieselmotoren slide 1.
,Injectiekarakteristieken
- plunjerheffing
- injectieverloop
• injectievertraging ◦ samendrukbaarheid brandstof
◦ uitzetting (elasticiteit) leiding
◦ lekverliezen
• injectiebegin
◦ openingsdruk
popen · (d1-d2) = Fveer = k·x
bv 200 bar
• einde injectie
◦ sluitingsdruk psluit · d1 = Fveer = k·x
bv 150 bar
◦ presidueel
ontlastingsventiel
presid bv 100 bar
◦ nadruppelen – na-injectie
♦ weerbotsen naald
♦ drukgolven
verkoking !
- drukverloop
- naaldheffing
- cilinderdruk
dieselmotoren slide 2.
,3.1.2. Brandstofstraal
naast QB (totaal) en qB (α) zijn voor verbrandingsverloop
ook van belang : - verdeling brandstof over lucht
- verstuiving (uiteenvallen) in druppels
- mengen
- verdampen
- verder mengen
a) brandstofstraal in de lucht in rust (als dcil >> 200 mm)
- brandstof gesloten straal uit injector openingen
- verdeling brandstof over lucht afhankelijk van :
1. richting en indringdiepte
• aantal injectorgaten
• indringdiepte : ↑ met Δp en diameter injectorgaten
↓ D lucht
2 . opbreken in druppels (verstuiven - uiteenvallen)
3 . verstuiven (uiteenvallen) van straal en menging
• overdracht van momentum mv (hoeveelheid van
beweging) aan mantel straal veroorzaakt meenemen
(aanzuigen) van lucht (entrainment proces) waardoor ook
brandstofdruppels afzonderen en menging ontstaat (en
stroming van lucht in richting van straal)
• zware (grote) druppels vallen verder uiteen in kleinere
zolang aërodynamische krachten >>
oppervlaktespanningkrachten
c 2 πd 2
ρl ⋅ × ⋅ c x = kπdσ
2 4
W = getal van Weber
dc 2 8k
ρ⋅ = = W > 10
σ cx
dieselmotoren slide 3.
, - verstuiving
• gekarakteriseerd door distributie druppelafmetingen
• Sauter Mean Diameter ds d.i. druppelafmeting die
dezelfde opp/vol verhouding heeft als ganse straal
druppels.
opp. bol = πd 2
π d n3
πd 3 ∑n π d 3
∑ d 3
vol. bol = 6 = s
⇒ d s = n n2
6 ∑ n πd n 6 πd s
2 2
∑n dn
• druppelafmetingen i.f.v. :
◦ injectiedruk
◦ geometrie injectorgaten
◦ densiteit lucht
◦ viscositeit en opp. spanning brandstof
• voorbeeld van radiale distributie druppeldiameter
4. verdampen
verstuiving in kleine druppels belangrijk voor opwarming
en verdamping
als d << │• opp/vol ↑ → meer warmtetoevoer
│• warmteoverdrachtscoëff. ↑
dieselmotoren slide 4.
