بررسي تأثير زاويه قرارگيري انژكتور و شروع پاشش سوخت بر تعامل اسپري-ديواره در موتور پاشش مستقيم بنزيني

The Effect of Injector Angle and Start of Injection on Spray-Wall Interaction in Gasoline Direct Injection Engine

مصرف سوخت، انتشار آلاينده‌ها و توان خروجي از جمله عواملي هستند كه براي طراحي موتور خودرو از اهميت بالايي برخوردار ‌است. از آنجاكه بازده احتراق به كيفيت مخلوط سوخت و هوا و آن نيز به پارامترهاي تزريق سوخت وابسته ‌است، بررسي ويژگي‌هاي اسپري همواره هدفي كلي در موتورهاي پاشش مستقيم است. در اين مقاله، ابتدا اسپري موتور بنزيني پاشش مستقيم در محفظه حجم ثابت، شامل گاز نيتروژن و در چهار فشار پاشش مختلف با استفاده از نرم افزار اي وي ال فاير شبيه سازي و به منظور صحت سنجي، با نتايج تجربي ارائه شده توسط انستيتو موتوري ايتاليا مقايسه شده است. به منظور تخمين قطر اوليه قطرات از توزيع لگاريتمي نرمال و از مدل ها-گاسمن به عنوان مدل فروپاشي ثانويه استفاده شده است. سپس احتراق موتور EF7 با شرايط كاركرد پاشش مستقيم مورد مطالعه و ضخامت فيلم سوخت تشكيل شده روي ديواره در فشارهاي مختلف پاشش و زواياي مختلف قرارگيري انژكتور در محفظه مقايسه شده است. همچنين تأثير دماي ديواره و پاشش تك مرحله اي و دو مرحله اي سوخت با نسبت هاي مختلف جرم سوخت پاشش شده بر تشكيل فيلم سوخت مورد ارزيابي قرار گرفته است. از آنجاكه در موتورهاي پاشش مستقيم بنزيني باتوجه به شرايط كاري موتور، سوخت مي تواند در هر دو مرحله مكش و تراكم به درون محفظه احتراق پاشش شود، شبيه سازي به صورت سيكل باز انجام شده است.

Fuel consumption, emissions and output power are some of the very important factors for automotive engine design. Since the combustion efficiency depends on the quality of the air-fuel mixture and mixture quality depends on the fuel injection parameters, the investigation of spray features is an overall goal in direct injection engines. In this paper, simulation of GDI spray is carried out in a constant volume chamber contains nitrogen in four different injection pressure using the AVL Fire software. The results are validated against the Istituto Motori-CNR experimental data. The log-normal probability distribution as an initial droplet diameter and Huh-Gosman model as secondary breakup were used. Then the combustion of EF7 Engine with direct injection was studied and wall film thickness was compared at different injection pressures and injector angles. Also, the effects of wall temperature and single-stage and two-stage fuel injection with different ratios of injected fuel mass were evaluated on the wall film. Since the fuel can be injected into the combustion chamber in both intake and compression stroke according to engine operating conditions in gasoline direct injection engines, the simulation was done for open cycle engine.