شبيه سازي پاشش و احتراق گاز طبيعي درون سيلندر موتور پاشش مستقيم

Simulation of injection and combustion of natural gas in cylinder of direct injection engine

يكي از راه هاي رفع معايب موتورهاي اشتعال جرقه اي و اشتعال تراكمي، تلفيق عملكرد اين دو نوع موتور در كاركرد موتورهاي پاشش مستقيم مي باشد كه آلايندگي كمتر و راندمان حجمي بالاتري دارند. بدين منظور در اين مقاله شبيه سازي پاشش سوخت و تشكيل مخلوط و احتراق آن درون يك موتور تك سيلندر تحقيقاتي به وسيله شبكه بندي متحرك و پويا نسبت به زمان در سرعت هاي مختلف موتور و زاويه لنگ هاي متفاوت بررسي شده است. با استفاده از نمودار ميزان اشتعال پذيري مخلوط سوخت و هوا، دور موتور بهينه به منظور دستيابي به بيشينه كارآيي در موتور پاش مستميم به دست آمده است. شبيه سازي احتراق غير پي آميخته گاز متان و چگونگي پيشروي جبهه ي شعله در محفظه احتراق توسط كانتور دما و پاشش افشانه گاز توسط كانتور درصد جرمي متان نمايش داده شده است. نمودارهاي مربوطه حاكي از بالاتر بودن قدرت توليدي و رسيدن به دماي احتراق بيشتر در موتورهاي پاشش مستقيم است. همچنين نتايج اين تحقيق نشان مي دهد كه دور موتور ايده آل براي سوخت چينه اي استوكيومتريك در سرعت 2000RPM مي باشد.

One of the solutions that improve performance of spark ignition and compression ignition engines is combine the mechanism of them in performing of direct injection engines, which have low emission and higher volumetric efficiency. For this reason in this paper simulation of fuel injection and mixture formation and combustion of fuel were done with use dynamic mesh inside a single research engine in various engine speed and crank angles. Whit using the flammability diagram of the mixture in various engine speed found that the optimum engine speed in direct injection engines type. Also the non-premixed combustion of methane gas and flame development inside combustion chamber were simulated and the results shown in temperature and methane mass fraction contour respectively. The relevant diagrams show the fact that power and temperature combustion are higher in direct injection engines. Also the results of this research show that the best engine speed for stoichiometric stratified charge is 200orpm.