This paper presents a multi-chamber, multi-zone engine model to predict the ignition of a lean main chamber by a pre-chamber. The two chambers are connected by small cylindrical holes: the flame is ignited in the pre-chamber, hot gases propagate through the holes and ignite the main chamber through Turbulent Jet Ignition (TJI). The model original features are: (i) separate balance equations for the pre- and main chambers, (ii) a specific model for temperature and composition evolution in the holes and (iii) a DNS-based model to predict the ignition of the main chamber fresh gases by the burnt gases turbulent jets exiting the holes. Chemical reactions during TJI are the result of two competing mixing processes: (1) the hot jet gases mix with the fresh main chamber to produce heated zones and (2) at the same time, these hot gases cool down. (1) increases combustion and leads to ignition while (2) decreases it and can prevent ignition. The overall outcome (ignition or failure) is too complex to be modelled simply and the present model relies on recent DNSs of TJI which provided a method to predict the occurrence of ignition. Incorporating this DNS information into the engine model allows to predicts whether ignition will occur or not, an information which is not accessible otherwise using simple models. The resulting approach is tested on multiple cases to predict ignition limits for very lean cases, effects of H2 injection into the pre-chamber and optimum size for the holes connecting the two chambers as a function of equivalence ratio.

本文提出了一种多室，多区域发动机模型，以预测预燃室对稀薄主室的点火。两个腔室通过小的圆柱形孔连接：火焰在预燃室中点燃，热气体通过孔传播，并通过湍流喷射点火（TJI）点燃主腔室。该模型的原始特征是：（i）前室和主室的独立平衡方程；（ii）孔中温度和成分演变的特定模型；以及（iii）基于DNS的模型来预测主室的点火燃烧室中的新鲜气体由排出孔中的燃烧气体湍流射流产生。TJI期间的化学反应是两个相互竞争的混合过程的结果：（1）热喷射气体与新鲜的主腔室混合形成加热区，（2）同时，这些热气体冷却下来。（1）增加燃烧并导致着火，而（2）降低燃烧并可以防止着火。总体结果（点火或故障）过于复杂，无法简单建模，本模型依赖于TJI的最新DNS，该DNS提供了一种预测点火发生的方法。将此DNS信息合并到引擎模型中可以预测是否会着火，否则无法使用简单模型访问该信息。在多种情况下测试所得方法，以预测非常稀薄情况下的点火极限，将氢气注入预燃室的效果以及连接两个燃烧室的孔的最佳尺寸（当量比的函数）。总体结果（点火或故障）过于复杂，无法简单建模，本模型依赖于TJI的最新DNS，该DNS提供了一种预测点火发生的方法。将此DNS信息合并到引擎模型中可以预测是否会着火，否则无法使用简单模型访问该信息。在多种情况下测试所得方法，以预测非常稀薄情况下的点火极限，将氢气注入预燃室的效果以及连接两个燃烧室的孔的最佳尺寸（当量比的函数）。总体结果（点火或故障）过于复杂，无法简单建模，本模型依赖于TJI的最新DNS，该DNS提供了一种预测点火发生的方法。将此DNS信息合并到引擎模型中可以预测是否会着火，否则无法使用简单模型访问该信息。在多种情况下测试所得方法，以预测非常稀薄情况下的点火极限，将氢气注入预燃室的效果以及连接两个燃烧室的孔的最佳尺寸（当量比的函数）。使用简单模型否则无法访问的信息。在多种情况下测试所得方法，以预测非常稀薄情况下的点火极限，将氢气注入预燃室的效果以及连接两个燃烧室的孔的最佳尺寸（当量比的函数）。使用简单模型否则无法访问的信息。在多种情况下测试所得方法，以预测非常稀薄情况下的点火极限，将氢气注入预燃室的效果以及连接两个燃烧室的孔的最佳尺寸（当量比的函数）。