H2-PFIDI - Experimental and numerical investigations of mixture formation in H2 engines using PFI and DI

• Forschungsstelle: BFE
• Projektnummer: SI/502839

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Das Thema des Projekts ist die detaillierte Untersuchung der Gemischbildung in Wasserstoffverbrennungsmotoren. Die Gemischbildung und -homogenisierung ist entscheidend für einen effizienten Motorbetrieb und die Minimierung der Stickoxidemissionen. Die vorherrschenden Strategien zur Gemischbildung, die Saugrohreinspritzung und die Direkteinspritzung, werden untersucht. Die Komplexität der experimentell und numerisch untersuchten Konfigurationen wird schrittweise erhöht, von der Wasserstoffeinspritzung in eine quasi-ruhende Atmosphäre über generische Strömungsbankversuche unter motorähnlichen Bedingungen bis hin zu einem optisch zugänglichen Einzylindermotor. Die experimentellen Daten werden zur Validierung von parallel erstellten Large-Eddy-Simulationen (LES) verwendet. Die Multi-Cycle-LES beschreiben die transiente Strömung und unterstützen die Analyse der Mischprozesse. Schließlich werden ausgewählte Konzepte in IC-Motorprüfstände integriert und hinsichtlich ihres effektiven Einflusses auf die Verbrennung bewertet.

Kurzbeschreibung (Englisch)

The subject of the project is the detailed investigation of mixture formation in hydrogen combustion engines. Mixture formation and homogenization is crucial for efficient engine operation and minimization of nitrogen oxide emissions. The predominant mixture formation strategies, port fuel injection and direct injection, are investigated. The complexity of the experimentally and numerically investigated configurations will be gradually increased, from hydrogen injection into a quasi-quiescent atmosphere, to generic flow bench experiments under engine-like conditions, to an optically accessible single-cylinder engine. The experimental data will be used to validate Large Eddy simulations (LES) created in parallel. The multi-cycle LES will describe the transient flow and support the analysis of the mixing processes. Finally, selected concepts are integrated into IC engine test beds and evaluated in terms of their effective influence on combustion.

Kurzbeschreibung (Französisch)

Le sujet du projet est l'étude détaillée de la formation du mélange dans les moteurs à combustion à hydrogène. La formation et l'homogénéisation du mélange sont essentielles pour un fonctionnement efficace du moteur et la minimisation des émissions d'oxydes d'azote. Les principales stratégies de formation du mélange, à savoir l'injection de carburant dans le collecteur d'admission et l'injection directe, sont étudiées. La complexité des configurations étudiées expérimentalement et numériquement sera progressivement augmentée, depuis l'injection d'hydrogène dans une atmosphère quasi-statique jusqu'à des expériences génériques sur banc d'essai dans des conditions similaires à celles d'un moteur, en passant par un moteur monocylindre accessible optiquement. Les données expérimentales seront utilisées pour valider les simulations LES (Large Eddy Simulations) créées en parallèle. Les simulations LES multi-cycles décriront le flux transitoire et faciliteront l'analyse des processus de mélange. Enfin, certains concepts sélectionnés seront intégrés dans des bancs d'essai de moteurs à combustion interne et évalués en termes d'influence effective sur la combustion.