Modeling of Combustion and Carbon Oxides Formation in Direct Injection Diesel Engine

براي بررسي تاثر گاز خروجي موتور ديزل بر روي محيط بسيار مهم است كه در ابتدا تركيبات گاز خروجي را بررسي كنيم. بيشتر از 99.5% از گازهاي خروجي، تركيبي از نيتروژن، اكسيژن، دي اكسيد كربن و آب است. به غير از دي اكسيد كربن، كه حدود 5 % از حجم كل را تشكيل مي‌دهد، گاز خروجي موتور ديزل شامل عناصري است كه قسمتي از جو زمين را تشكيل مي‌دهند و براي محيط زيست هيچ اثر مضري ندارند. انتشار دي‌اكسيد كربن مستقيماً به راندمان واحد احتراق وابسته مي‌باشد. هر چه راندمان واحد احتراق بيشتر باشد مقدار دي‌اكسيد كربن منتشر شده كمتر است. در اين تحقيق، تاثير بازچرخش گاز خروجي (EGR) بر احتراق و انتشار دي‌اكسيد كربن را بر موتور ديزل با تزريق مستقيم بررسي كرده‌ايم. به ويژه اثر دي‌اكسيد كربن، آب، منواكسيد كربن و برخي از كميت‌هاي مختلف (EGR) به صورت عددي مورد آناليز و بررسي كيفي قرار گرفته است. پارامتر ديگري كه بر سرعت دي‌اكسيد كربن موثر است، شكل كاسه‌اي، كلاه مكزيكي و هندسه كروي است كه در اين كار مورد بررسي قرار گرفت. بنابراين يك نوع اصلاح شده از نرم افزار ديناميك محاسباتي سيالات (CFD) با كد KIVA-3V براي مدل سازي فرايند احتراف و خروجي موتور به‌خصوص انتشار دي‌اكسيد كربن و كنترل آن استفاده شده است. شبيه سازي به وسيله يك موتور ديزل تزريق مستقيم دوزمانه تك سيلندر انجام شده است.

When looking at the effects of diesel engine exhaust on the environment, it is important to first look at the composition of the exhaust gases. Over 99.5% of the exhaust gases are a combination of nitrogen, oxygen, carbon dioxide, and water. With the exception of carbon dioxide, which contributes about 5% of the total volume, the diesel engine exhaust consists of elements which are part of the natural atmosphere and are not harmful to the environment. Carbon dioxide emissions are directly related to the efficiency of the combustion unit. The higher efficiency obtained with lower amount of CO2 emissions. In this study we are interested in the effects of exhaust gas recirculation (EGR) on combustion and emissions direct injection diesel engine. In particular, the effects of carbon dioxide (CO2), water (H2O), carbon monoxide (CO), some different quantities of EGR, analysed and quantified numerically. Other parameters tha affect the rate of oxides of carbon in the bowl shape, the Mexican hat and spherical geometry are analyzed in this work. Therefore, A modified version of the computational fluid dynamics (CFD) Code KIVA-3V has been used for modelling combustion process and engine emission, in particular carbon oxides emission and its control. Simulation was carried out by using a two-stroke single-cylinder direct injection diesel engine.