بررسی تاثیر فشار تزریق انژکتور مقطع حلقوی و شرایط محفظه‌احتراق بر روی عملکرد موتور دیزل

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

2 دانشجوی دکترا، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

3 دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

چکیده

انژکتور موتور دیزل مهم‌ترین قسمت آن می‌باشد که می‌تواند تاثیر چشم‌گیری بر عملکرد آن بگذارد در این مقاله از انژکتور مقطع حلقوی برای پاشش سوخت استفاده شد و تاثیر تغییر فشار ورودی انژکتور و همچنین مقدار پرخورانی بر روی این نوع از انژکتورها مورد بررسی قرارگرفته است. نتایج عددی نشان می‌دهد که در حالت پرخورانی با افزایش فشار پاشش، احتراق به‌صورت کامل‌تر اتفاق افتاده و مقدار SFC تا 195/0 کاهش می‌یابد، نتایج همچنین نشان می‌دهد که مقدار توان و گشتاور با افزایش فشار ورودی افزایش‌ یافته و مقدار آلاینده‌های تولیدی نیز افزایش یافتند. در حالت مکش طبیعی، با کاهش فشار پاشش مقدار SFC کاهش یافت و مقدار آن برای فشار پاششی 60MPa به 21/0 رسید. در این حالت نیز با افزایش فشار پاشش مقدار توان، گشتاور و مقدار آلاینده‌های تولیدی افزایش یافتند. مقایسه‌ی دو حالت پرخورانی و مکش طبیعی نشان می‌دهد که مقدار افزایش برای دوده در حالت پرخورانی کمتر از حالت دیگر می-باشد همچنین این مقایسه نشان می‌دهد که مقدار تولید NO در حالت مکش طبیعی کمتر از حالت دیگر می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


[1]  Pulkrabek Willard W. Engineering fundamentals of the internal combustion engine. Upper Saddle River, NJ: Pearson Prentice Hall, 2014.
[2]  Zhang Yuyin, et al. Spray characteristics of group-hole nozzle for DI diesel engine. No. 2003-01-3115. SAE Technical Paper, 2003.
[3]  Park Sung Wook, et al. Modeling of group-hole-nozzle sprays using grid-size-, hole-location-, and time-step-independent models. Atomization and sprays 19.6 2009.
[4]  Park Sung Wook, and Rolf D. Reitz. Optimization of fuel/air mixture formation for stoichiometric diesel combustion using a 2-spray-angle group-hole nozzle. Fuel 88.5: pp. 843-852, 2009.
[5]  Gao Jian, et al. An investigation of mixture formation and in-cylinder combustion processes in direct injection diesel engines using group-hole nozzles. International Journal of Engine Research 10.1:pp. 27-44, 2009.
[6]  Pawlowski, Adam, et al. Investigation of the interaction of sprays from clustered orifices under ambient conditions relevant for diesel engines. SAE International Journal of Engines 1.2008-01-0928: pp. 514-527,2008.
[7]  Gao J., Matsumoto Y. and Nishida K., Experimental Study on Spray and Mixture Properties of the Group-Hole Nozzle for Direct-Injection Diesel Engines, Part I: A Comparative Analysis with the Single-Hole Nozzle, Atomization and Sprays, 19, No. 4, pp. 321-337, 2009.
[8]  Gao J., Matsumoto Y. and Nishida K., Experimental Study on Spray and Mixture Properties of the Group-Hole Nozzle for Direct-Injection Diesel Engines, Part II: Effects of Included Angle and Interval Between Orifices, Atomization and Sprays, 19, No. 4, pp. 339-355, 2009.
[9]  Mohammadi, Hassan, et al. Numerical investigation on the hydrodynamics of the internal flow and spray behavior of diesel fuel in a conical nozzle orifice with the spiral rifling like guides. Fuel 196: pp.419-430, 2017.
[10] Siebers D. and Higgins B., Flame Lift-Off on Direct-Injection Diesel Sprays under Quiescent Conditions, SAE paper 2001-01-0530, 2001.
[11] Bergstrand P., Forsth M. and Denbrantt I., The Influence of Orifice Diameter on Flame Lift-Off Length, Proceedings of ILASS-Europe, Zaragoza, Spain, 9–11 September 2002.
[12] Nishiguchi F, Sumi Y, Yamane K  Reduction in the polar moment of inertia of an automotive turbocharger by controlling aerodynamic blade loading. in: Proc of Turbocharging and Turbochargers, paper C34/82. I Mech E London England pp. 123-127, 1982.
[13] Pattas K. N. and Stamatelos A. M., Transient behaviour of turbocharged-engined vehicles equipped with diesel particulate traps. No. 920361. SAE Technical Paper, 1992.
[14] Lee Chang Sik. and Nag Jung Choi. A study on the characteristics of transient response in a turbocharged diesel engine. No. 912461. SAE Technical Paper, 1991.
[15] Lee, Chang Sik, and Nag Jung Choi. Effect of air injection on the characteristics of transient response in a turbocharged diesel engine. International journal of thermal sciences 41.1: pp. 63-71, 2002.
[16] Nishida K., Zhang W. and Manabe T., Effects of Micro-Hole and Ultra-High Injection Pressure on Mixture Properties of DI Diesel Spray, SAE Transactions, 116, No. 4, , pp. 421-429, 2008.
[17] Celıkten I. An experimental investigation of the effect of the injection pressure on engine performance and exhaust emission in indirect injection diesel engines. Applied Thermal Engineering. 2003 Nov 30;23(16):2051-60.
[18]  Sharma, Priyesh, and Tiegang Fang. Spray and atomization of a common rail fuel injector with non-circular orifices. Fuel 153: 016-030, 2015.
[19] Sharma, Priyesh, and Tiegang Fang. Breakup of liquid jets from non-circular orifices. Exp Fluids  55: 1666, 2014.
[20] Migliaccio, Marianna, et al. "Experimental and numerical analysis of a high-pressure outwardly opening hollow cone spray injector for automotive engines." Fuel 196 (2017): 508-519.
[21] Sim J., Badra J. A. and Im H. G. Hollow-Cone Spray Modeling for Outwardly Opening Piezoelectric Injector, 5th AIAA Aerospace Science Meeting, pp.14-52, 2016.
[22] AVL FIRE manual, part: spray, v2013
[23] Ahmadi-Befrui, B., Gosman, A. D., Lockwood, R.C. and Watkins, A. P. Multidimensional Calculation of Combustion in an Idealized Homogeneous Charge Engine: A Progress Report. Society of Automotive Engineers (SAE) 810151, 1981.
[24] Magnussen. B. F., and Hjertager. B. H., On Mathematical Modeling of Turbulent Combustion with Special Emphasis on Soot Formation and Combustion, 16th International Symposium on Combustion. Pittsburgh: The Combustion Institute, Vol. 16, No.1, pp.719-729, 1977.
[25] Nishida, K. and Hiroyasu, H. Simplified three-dimensional modeling of mixture formation and combustion in a DI diesel engine. SAE Paper 840624. 4484, 1989.
[26] Dukowicz JK A particle-fluid numerical model for liquid sprays. J Comput Phys 35(2): 229-253, 1980.
[27] Hassan N. M. S., M. G. Rasul, and Carl A. Harch. Modelling and experimental investigation of engine performance and emissions fuelled with biodiesel produced from Australian Beauty Leaf Tree. Fuel 150: 625-635, 2015.