شبيه سازي پاشش، احتراق و آلايندگي موتور پاشش مستقيم گاز طبيعي

Simulation of injection, combustion and emission of a natural gas direct injection engine

تلفيق عملكرد در موتورهاي پاشش مستقيم از راه هاي رفع معايب موتورها مي باشد كه آلايندگي كمتر و راندمان تنفسي بالاتري دارد. بدين منظور در اين مقاله شبيه سازي تشكيل مخلوط سوخت و هوا و احتراق آن درون يك موتور تك سيلندر تحقيقاتي به وسيله شبكه بندي متحرك و پويا نسبت به زمان در دور موتور و زاويه لنگ مختلف بررسي شده است. آلايندگي هاي NOx, CO,CO2, Soot با استفاده از كانتورها و نمودارها، بررسي شده است . گازسوز كردن مي تواند به صورت چشمگيري مقدار دوده را كاهش دهد در حالي كه بازده حرارتي در بارهاي بيشينه در حد موتور ديزلي پايه قرار مي گيرد. در مقابل در بارهاي كمينه، در موتور گازسوز نسبت به موتور ديزلي پايه، مقدار بازده حرارتي ضعيف و مقدار آلاينده هاي هيدروكربن نسوخته و مونواكسيدكربن بيشتر است. با استفاده از نمودار ميزان اشتعال پذيري مخلوط سوخت و هوا، دور موتور بهينه به منظور دستيابي به بيشينه كارآيي در نوع پاشش مستقيم به دست آمده است. شبيه سازي احتراق غير پيش آميخته گاز متان با هوا و چگونگي پيشروي جبهه ي شعله توسط كانتور دما و پاشش افشانه گاز توسط كانتور درصد جرمي متان نمايش داده شده كه نشانگر بالاتر بودن قدرت توليدي و رسيدن به دماي احتراق بيشتر در موتور پاشش مستقيم است. همچنين نتايج اين تحقيق نشان مي دهد كه دور موتور ايده آل براي سوخت چينه اي استوكيومتريك سرعت 2000 RPM مي باشد.

The combination of performance in direct injection engines is one of the ways to overcome the disadvantages of engines, which has lower emissions and higher respiratory efficiency. For this purpose, in this paper, the simulation of fuel and air mixture combustion in a single-cylinder engine is studied by dynamic mesh over time at various engine speed and crank angles. Pollutants of NOx, CO, CO2 and Soot are investigated using contours and charts. Gasification can dramatically reduce the amount of soot, while the thermal efficiency in the maximum loads is in the range of the base diesel engine. In contrast, in the minimum loads, the gas engine efficiency is less than the base diesel engine and the amount of unburned hydrocarbons and carbon monoxide is more than base diesel. Whit compare the flammability diagram of mixture formation in various engine speed found the optimum engine speed in direct injection engine type. Also the non premixed combustion of methane gas and injection of gas jet in to the cylinder were simulated and the results shown in temperature and methane mass fraction contour respectively. The results show the fact that power and temperature combustion are higher in direct injection engines. Also this research results was shown that the best engine speed for stratified charge stoichiometry fuel mixture is 200orpm.