مطالعه تجربي اثر فوم هاي متخلخل بر مشخصه هاي كلان فواره پرفشار سوخت ديزل

Experimental study of the effect of porous foams on the macroscopic characteristics of high pressure diesel fuel spray

در دهه اخير ابتكار استفاده از محيط متخلخل در موتورهاي ديزلي براي همگن كردن مخلوط در فرايند احتراق و كاهش سطح آلايندگي آن مطرح شده است. در اين مقاله، ايده استفاده از محيط متخلخل فلزي در موتورهاي احتراق داخلي مطرح مي گردد و برهمكنش فواره سوخت پرفشار ديزل با دو محيط متخلخل سراميكي و فلزي مقايسه ميشود. از روش عكسبرداري شيلرين براي مطالعه خصوصيات كلان فواره مانند نفوذ و سطح تصوير شده فواره و همچنين مشاهده برهم كنش فواره سوخت با محيط متخلخل بهره برده شده است. نتايج نشان ميدهد كه محيط متخلخل فلزي در مقايسه با نوع سراميكي به دليل تعداد كمتر روزنه هاي بسته، سبب پخش راحت تر و بيشتر سوخت در داخل محفظه مي شود و ميزان سوخت برگشتي (شاخص منفي در پخش سوخت) از محيط فلزي نسبت به محيط سراميكي بسيار ناچيز است. از طرفي ديگر سطح فواره (شاخص مثبت در پخش سوخت و ايجاد مخلوط همگن) بعد از برهمكنش با محيط متخلخل فلزي نسبت به حالت محيط سراميكي تا دو برابر افزايش مي يابد.با افزايش چگالي روزنه محيط متخلخل، عبور سوخت از درون آن به سختي صورت مي گيرد به طوري كه در محيط سراميكي به ويژه در فشارهاي بالاي محفظه، سوخت قادر به عبور از محيط متخلخل نمي باشد.

In the recent decade, the idea of using porous media (PM) in diesel engines has been proposed to homogenize the mixture in the combustion process and reduce its emission level. In this paper, the idea of using metallic porous media in the internal combustion engines has been introduced and the interaction of high pressure diesel fuel spray with two different materials (metallic and ceramic) for porous media is studied. High speed Schlieren imaging is used to compare the spray macroscopic characteristics such as tip penetration and spray projected area in fuel spray interaction with PM. The results show that spray hardly passes through the ceramic PM and much of the fuel spray trapped within it. But in metal PM, spray passes through it easily due to the lower number of closed cells. The amount of fuel returned (negative index in fuel dispersion) from the metal PM surface is very small compared to the ceramic PM. On the other hand, the spray projected area (positive index in fuel dispersion and homogeneous mixture) increases for metal PM twice more than ceramic type. By increasing pore density of the PM, the fuel passes through it hardly, so that the fuel cannot pass through the ceramic PM, especially in the high pressure chamber.