Indicated power improvement in a light duty HSDI diesel engine operating under LTC conditions

بهبود توان انديكاتوري در يك موتور ديزل سبكHSDI تحت شرايط عملكردي احتراق كم دما (LTC)

در اين مقاله،يك مدل سه بعدي از يك موتور ديزل سبك پرسرعت توسعه داده شده است تا بتوان به كمك آن، راه هاي بهبود توان انديكاتوري موتور را تحت شرايط عملكردي احتراق كم دما (LTC) مورد بررسي و ارزيابي قرار داد. در ابتدا، مهمترين خصوصيات نگرش احتراق كم دما بر اساس تحقيقات متعدد پيشين، معرفي شده اند و سپس برخي از برجسته ترين پارامترهاي موثر در دستيابي به اين نگرش، نظير فشار پرخوران، ميزان بازگرداني گازهاي خروجي (EGR) و پيش اندازي زمان پاشش به كار گرفته شده اند تا عملكرد موتور تحت شرايط احتراق كم دما قرار بگيرد. در وهله بعد برخي از پارامترها مانند فشار پرخوران، ميزان پيش اندازي زمان پاشش، نسبت جرم سوخت پاشيده شده در پاشش پايلوت به پاشش اصلي و استراتژي پاشش سوخت، تغيير داده شدند تا تاثير آنها بر عملكرد موتور و آلايندگي دوده و اكسيدهاي نيتروژن با رويكرد افزايش توان انديكاتوري (IP) استخراج شده، مورد بررسي قرار گيرد. اگرچه به طور كلي كاهش توان توليدي موتور تحت تاثير شرايط LTC ، ثابت شده است اما نتايج اين تحقيق نشان ميدهد يك نسبت بهينه پاشش پايلوت به اصلي (كه در اين تحقيق 17 % است) دركنار يك استراتژي پاشش سه گانه ساده، ميتواند به افزايش توان انديكاتوري بيانجامد. همچنين اين نتيجه حاصل شد كه در جهت كاهش دوده، مطلوب ترين استراتژي، پاشش با پروفيل چكمه اي شكل است حال آنكه اكسيد ازت را ميتوان با استراتژي پاشش چهارگانه يكسان، به حداقل رساند.

In this paper, a detailed multi-dimensional simulation has been developed to investigate the ways of enhancing the indicated power in a light duty High Speed Direct Injection (HSDI) diesel engine while it operates under LTC conditions. Initially, the most remarkable features of low temperature combustion (LTC) concept has been introduced based on numerous researches and then, some of the most influential parameters such as boost pressure, advances in injection timing and pilot to main injected fuel ratio have been implemented to apply LTC conditions. Afterwards, some parameters were altered to investigate their effects on the engine performance and emissions while the major afford was paid to maximize the extracted indicated power as a sign of increasing produced power in the diesel engine. Although the LTC concept is generally approved to impose some penalties in indicated power (IP), but the results show an optimized portion of pilot to main injection (which is 17% in this study) as well as a simple triple injection strategy can increase the IP. It was also concluded that the most favorable strategy in terms of Soot reduction is a boot-shaped one while a strategy of four equal injection pulses can minimize the NOx formation.