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Sunday, October 25, 2026Ideas worth exploring. Knowledge worth sharing.
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Fuel Injection 10 min read

Introduction to Accurate Modelling of an Injector for Common Rail Systems

It is well known that the injection  system plays  a leading role in achieving high diesel engine performance; the introduction of the common rail fuel injection  system (Boehner  & Kumel, 1997; Schommers et al., 2000; Stumpp & Ricco, 1996) represented a major  evolutionary step that  allowed the diesel  engine  to reach  high  efficiency and  low emissions in a wide  range  of load conditions. Many experimental works  show the positive effects of splitting the injection process  in several pilot, main and post injections on the reduction of noise, soot and NOx emission (Badami et al., 2002; Brusca et al., 2002; Henelin et al., 2002; Park et al., 2004; Schmid et al., 2002). In addition, the success of engine  downsizing (Beatrice et al., 2003) and homogeneous charge  combustion engines (HCCI) (Canakci & Reitz, 2004; Yamane & Shimamoto, 2002) is deeply connected with the injection system performance and injection strategy. However, the  development of a high  performance common rail injection  system requires a considerable investment in terms  of time,  as well as money,  due  to the  need  of fine tuning the operation of its components and,  in particular, of the electronic  fuel injector.  In this light, numerical simulation models represent a crucial tool for reducing the amount of experiments needed to reach the final product configuration.…

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Fuel Injection 8 min read

Introduction to Effect of injector nozzle holes on diesel engine performance

The four-stroke direct-injection diesel  engine  typical  was  measured and  modeled by Bakar et  al  (2007)  using   GT-POWER  computational model   and  has  explored of  diesel  engine performance effect  based  on  engine  speeds. GT-POWER  is the  leading engine  simulation tool used  by engine  and  vehicle  makers and  suppliers and  is suitable for analysis of a wide range  of engine  issues.  The  details of the  diesel  engine  design vary  significantly over  the engine  performance and  size range.  In particular, different combustion chamber geometries and  fuel  injection  characteristics are  required to deal  effectively  with  major  diesel  engine design  problem  achieving sufficiently rapid  fuel-air   mixing   rates   to  complete the  fuel- burning process  in the time  available. According to Heywood (1988) and  Ganesan (1999), a wide  variety of inlet  port  geometries, cylinder head  and  piston shapes, and  fuel-injection patterns are  used  to accomplish this  over  the  diesel  size range.  The engine  ratings usually…

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Fuel Injection 12 min read

Introduction to Experimental study of spray generated by a new type of injector with rotary swinging needle

Numerous papers have  indicated that  the present standard systems of injecting  fuel directly into  the  combustion chamber, in the  most  economical, direct-injection diesel  engines, have reached the limits of development. In order to maintain the emission of toxic components of exhaust gases within the ranges defined by both EURO V and projected EURO VI standards, various modifications to the combustion system will be necessary. It is known that  injection through a conventional multi-hole nozzle,  in combination with  induced swirl  in the  air in the chamber, does  not ensure that  particulates and  oxides  of nitrogen are not formed. These toxic  components are  among the  most  difficult  to subsequently remove from  the  exhaust gases  (Hiroyasu & Arai, 1990; Peake,  1997; Kuszewski & Lejda, 2009). Effective limitation of NOX  and  PM emission can be achieved by providing proper macro  structure parameters of…

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Fuel Injection 24 min read

Introduction to Experimental Cells for Diesel Spray Research

The  study of the  combustion process  in  Diesel  engines has  been  going  even  deeper into depth with  the application of new techniques of measure and  more  rigorous methodologies. This has  taken  into  new  expectations in the  development of parametric studies and  in the construction of tools (physical models or experimental setup) that  allow  the reproduction of similar  thermodynamic conditions to the  ones  present in the  inside  of a cylinder in a real thermal engine,  making it possible to obtain  greater approximations between the theoretical relation and the experimental one. Experimental setup classification The physical models or experimental setup used  to study the injection-combustion process usually are of very  specific  characteristics, depending on the phenomena to analyse. These models can be classified in the three  following groups: According to the…

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Fuel Injection 29 min read

Introduction to Liquid Sprays Characteristics in Diesel Engines

For  decades, the  process of injecting  an  active  fluid  (diesel  fuel)  into  the  thermodynamic behaviour  of  a  working  fluid   (air  or  gas)  has  been   a  priority  in  the  research  of  the phenomena that   occur  in  combustion  systems. Due  to  technological improvements  it’s possible in present times  to characterise the  injection  fuel  process in such  conditions that match  those  happening when  the  engine  is running under standard conditions, hence  the purpose of these  studies, which  focus  in the  achievement of a perfect  mixture between the working and  active fluids;  as a result  of this, a series of consequences are triggered that  lead to an optimum combustion, and  therefore in the improvement of the engines capabilities. In Diesel  engines  the  combustion  process   basically   depends  on  the  fuel  injected   into  the combustion chamber and  its interaction with the air.…

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Fuel Injection 19 min read

Introduction to Gasoline direct injection

The  basic  goals  of the  automotive industry;  a high  power, low  specific  fuel  consumption, low emissions, low noise  and  better  drive  comfort.  With  increasing the vehicle  number, the role  of  the  vehicles   in  air  pollution has  been  increasing  significantly day  by  day.  The environment   protection   agencies    have    drawn  down  the   emission   limits    annually. Furthermore, continuously increasing price  of the  fuel  necessitates improving the  engine efficiency.  Since  the  engines with  carburetor do  not  hold  the  air  fuel  ratio  close  to  the stoichiometric at different working conditions, catalytic  converter cannot be used  in these engines. Therefore these  engines have  high  emission values  and  low  efficiency.  Electronic controlled Port Fuel Injection  (PFI) systems instead of fuel system  with  carburetor have been used  since  1980’s. In fuel  injection  systems, induced air  can  be metered precisely and  the fuel is injected  in the manifold to air amount. By using  the lambda sensor  in exhaust system, air/fuel  ratio   is  held   of  stable   value.   Fuel  systems  without  electronic controlled  it  is impossible to comply with  the increasingly emissions legislation. If port  fuel  injection  system is compared with  carburetor system, it is seen  that  has  some…

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Introduction to Model-Based Condition and State Monitoring of Large Marine Diesel Engines
Diesel Combustion Emission Conditioning 8 min read

Introduction to Model-Based Condition and State Monitoring of Large Marine Diesel Engines

Although the history of diesel engines extends back to the end of the nineteenth century and in spite of the predominant position such engines now hold in various applications, they are still subject of intensive research and development. Economic pressure, safety critical aspects, compulsory onboard diagnosis as well as the reduction of emission limits lead to continuous advances in the development of combustion engines. Condition monitoring and fault diagnosis represent a valuable set of methods designed to ensure that the engine stays in good condition during its lifecycle, [7] and [13].  Diagnosis in the context of diesel engines is not new and various approaches have been proposed in the past years, however, recent technical and computational advances and environmental legislation have stimulated the development of more efficient and robust techniques.   In addition, the number of electronic components such as sensors or actuators and the complexity of engine control units (ECUs) are steadily increasing.  Meanwhile, most of the software running on the main ECU is responsible for condition monitoring of sensor signals, monitoring parameter ranges, detecting short/open circuits, and verifying control deviations. However, these kinds of condition monitoring systems (CMS) are not designed to detect and clearly identify different engine failures, sensor drifts and to predict developing failures, i.e. to asses degradation of certain components right in time. Especially the reliable detection and separation of engine malfunctions is of major importance in various fields of industry in order to predict and to plan maintenance intervals. Diesel engines usually consist of a fuel injection system,  pistons,  rings,  liners,  an inlet and exhaust system, heat exchangers, a lubrication system, bearings and an ECU. For the design of an efficient CMS it is essential to know as much as possible about the underlying thermodynamical processes and possible faults and malfunctions.  This information can be seen as a-priori knowledge and can be used to increase the robustness of fault detection algorithms. In the following, common diesel engine faults and fault mechanisms, and their causes are listed. •   power loss caused by misfire and blow-by. •   emission change caused by loss of compression, turbocharger malfunction, blocked fuel filter, incorrect injector timing, poor diesel fuel, incorrect fuel air ratio, air intake filter blocked, incorrect piston topping, or ECU malfunction etc. •   lubricating system fault due to incorrect oil pressure and oil deterioration •   thermal overload as a result of one or a combination of leaking injection valves, piston ring-cylinder wear or failure, eroded injector holes, too low injection pressure, high engine…

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