Heat
Release in Internal Combustion Engines Several models for the evaluation of
Gross Heat Release from the internal combustion engine (ICE) are often used
in literature. One of these is the First Law − Single Zone Model (FL−SZM),
derived from the First Law of Thermodynamics. This model presents a twice
advantage: first it describes with accuracy the physic of the phenomenon
(charge heat release during the combustion stroke and heat exchange between
gas and cylinder wall); second it has a great simplicity in the mathematical
formulation. The evaluation of Heat Release with the FL−SZM is based on
pressure experimental measurements inside the cylinder, and on the assumption
of several parameters as the specific heat ratio, wall temperature,
polytropic exponent for the motored cycle evaluation, and many others. In
order to achieve reliable results, an appropriate equation for k = k(T)
(specific heat ratio vs. temperature) which describes the variations of gases
thermodynamic properties with the mean temperature inside the cylinder is
fundamental. This equation has been calculated by V
order Logarithmic Polynomials, VoLPs, fitting
experimental gases properties through the least square methods. |
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Step
1: Experimental Measurements |
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Engine characteristics and working conditions
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Step
2: Heat Release Evaluation |
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First Law Single Zone Model – GROSS
HEAT RELEASE |
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Specific heat ratio vs. temperature |
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Heat exchanged with the cylinder wall |
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Specific heat ratio for unburned and
burned charge |
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cp=specific heat at constant pressure cp from VoLPs |
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xb=Mass Fraction
Burned “k”
has not a meaningful influence on the MFB, and so xb can be evaluated from the Gross Heat
Release with k = cost. : xb=mb/(mu+mb)=[(Qhr) instantaneous]/[(Qhr)
max] |
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MFB vs Temperature |
Specific
Heat Ratio vs Crank Angle |
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Cumulative
Heat Release |
Rate
Of Heat Release |
For
more details see the papers reported in Publications.