بررسي تاثيرات همزمان ميزان پيش پاشش و زمان بندي پاشش سوخت بر فرآيند احتراق يك موتور اشتعال تراكمي پاشش مستقيم سرعت بالا

Investigation of Simultaneous Effects of Pilot Fuel Quantity and Pilot Injection Timing on Emission Formation and Engine Performance in a High Speed Direct Injection (HSDI) Diesel Engine

در تحقيق حاضر، همزمان تاثيرات ميزان پيش پاشش سوخت و زمان بندي پاشش بر عملكرد و ميزان آلاينده هاي توليدي يك موتور اشتعال تراكمي پاشش مستقيم سرعت بالا مورد بررسي قرار گرفته است. براي اين منظور از الگوي اصلاح شده اشتعال پيوسته گسترش يافته سه ناحيه ايي بهره گرفته شده است. در مرحله اول، نتايج بدست آمده از شبيه سازي موتور با نتايج تجربي موتور پايه مورد مقايسه قرار گرفته است و تطابق مناسبي از نظر فشار، آهنگ رهايي گرما و درجه حرارت درون استوانه و همچنين ميزان آلاينده هاي توليدي موتور مشاهده شده است. در مرحله بعد، 9 راهبرد متفاوت از فرآيند پاشش سوخت بر اساس دو متغير اصلي (وقفه هاي بين پيش پاشش و پاشش اصلي و همچنين ميزان سوخت پاشيده شده در هر مرحله) مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج اين تحقيق نشان مي دهد كه ميزان و زمانبندي پيش پاشش سوخت تاثير بسيار عمده اي بر ميزان آلاينده هاي توليدي و ميزان مصرف سوخت ويژه ترمزي دارا مي باشد. اين نتايج نشان مي دهد افشاندن حدود 0/5 ميلي گرم سوخت در مرحله پيش پاشش و تعويق زمان پيش پاشش سوخت به ميزان 10 درجه ميل لنگ (در مقايسه با طرح موتور پايه) سبب كاهش چشمگير سطح توليد آلاينده هاي دوده و اكسيدهاي نيتروژن مي گردد اگرچه در اين حالت افزايش ميزان مصرف سوخت ويژه ترمزي متوسط (به ميزان حدود 2/5 درصد) و همچنين كاهش ميانگين فشار موثر داخلي موتور (به ميزان حدود 2/22 درصد) بايستي به عنوان دو عامل نامطلوب در نظر گرفته شود.

In this research, the simultaneous effects of pilot fuel quantity and pilot injection timing on engine performance and pollutant formation have been studied in a High Speed Direct Injection (HSDI) diesel engine. For this purpose, an improved version of the ECFM-3Z combustion model has been applied. In the first step, the simulated results has been compared with the experimental data and good agreement has been achieved for simulating the in-cylinder pressure, the heat release rate and the amount of pollutant emissions. In the next step, nine different strategies in terms of two main variable parameters (the dwell between pilot injection and main injection as well as the amount of injected fuel in each phase) have been investigated. The results show the amount of pilot injection and its timing have an important effect on the amount of pollutant emissions and the amount of brake specific fuel consumption. These results show by 0.5 mg pilot fuel injection and also the retarding the injection timing by 10 crank angle degree, the amount of NOx and soot emissions have been considerably decreased compared to the baseline case. However, increasing the amount of the brake specific fuel consumption (for about 2.5 %) and decreasing the indicated mean effective pressure (for about 2.2 %) should be considered as two negative factors.