ATAC i system - Energimyndigheten

I Figur 2 visas ett exempel där 10 efterföljande cykler simuleras 2 , C1 – C10 där den första, C1
är med ren, kall luft, i C2 har uppvärmd bränsleluftblandning sugits in men antändning sker
inte. Detta får till följd att restgaserna för C3 innehåller mycket bränsle.
Bränslekoncentrationen för C3 blir så hög att tändning sker. Under C4-C10 består restgaserna
av varm restgas vilket även stabiliserar förbränningstidpunkten. Notera att förbränningen är
väldigt snabb vilket även får till följd att den maximala temperaturen blir hög. I det här fallet
skulle förmodligen en hel del NOx genereras.
Pressure [bar]
180
160
140
120
100
80
C3
C4−C10
340 350
C1, C2
360 370
CAD
380 390
Temperature [K]
2000
1800
1600
1400
1200
1000
C3
C4−C10
320 340
C1, C2
360 380
CAD
400 420
Figur 2 Simulering av 10 efterföljande cykler (tryckförlopp till vänster och temperatur till
höger). Den första cykeln är med enbart kall luft som medie.
I och med att förbränningsrummet och cylindern behandlas som en volym, med en homogen
temperatur och tryck överskattas förbränningshastigheten. I en verklig motor fås en viss
”eftersläpning”, eller utslätning av värmefrigörelsen p.g.a. zoner som utsätts för
värmeförluster (väggzoner) får en lägre temperatur och antänds senare, efter det att bulken har
antänds. I Figur 3 visas ett uppmätt tryckförlopp från 4 cykler (dock under helt andra
förhållanden) bara för att ge en känsla av hur verkliga, enskilda cykler ser ut 3 .
Pressure [bar]
70
65
60
55
50
45
C1
C2
C3
C4
360 365 370 375 380
CAD
Heat release [J/step]
60
40
20
0
Mea.
Sim.
Kin20−C8H18
330 340 350 360 370 380
CAD
Figur 3 Tryckförlopp för 4 enskilda cykler vid ett och samma driftsfall. Till höger visas
simulerad och uppmätt värmefrigörelse.
Sedan när man jämför simulering med experiment så blir det med denna typ av modeller inte
alltid så bra. I det här fallet (Figur 3 och Figur 4) predikteras tidpunkten för
huvudförbränningen förhållandevis bra. Kinetiken ger dock en 2-stegsförbränning vilket inte
kan ses i mätningarna. Där kan finnas en flerstegsprocess även i verkligheten men spår av
detta kan ha suddats ut p.g.a. viss inhomogenitet och zonbildning i den verkliga motorn. Här
2 Simulering av SCANIA DSC12 i HCCI drift, 1500rpm, λ = 2.5 Naturgas, 2bar i insug och avgasrör (för sim.
av turboladdning). Detta motsvarar ca 100kW och en axelverkningsgrad på 41.5%
3 Uppmätt tryckförlopp i Volvo TD100 motor, 1000 rpm, λ = 2.9 Isooktan, 1bar i insug och avgasrör