Improving Performance of a SG-DISI Engine through Numerical Study of the Effects of Injection Parameters

بهبود عملكرد يك موتور پاشش مستقيم بنزيني به كمك مطالعه عددي تأثيرات پارامترهاي پاشش سوخت

در اين مقاله، تاثير مشخصه هاي پاشش سوخت، زمان جرقه زني و پاشش دو مرحله اي سوخت با نسبت هاي مختلف جرم سوخت پاشش شده بر روي عملكرد و آلايندگي يك موتور بنزيني پاشش مستقيم از نوع هدايت اسپري در شرايط كاري نزديك به حالت استوكيومتري ارزيابي شده است. براي اين منظور، ابتدا يك انژكتور شش راهه شبيه سازي و نتايج حاصل براساس داده هاي تجربي موجود براي طول نفوذ اسپري صحه گذاري شده است. همچنين، مدل يك بعدي و سه بعدي سيكل باز موتور پاشش راهگاهي شبيه سازي و نتايج حاصل بر اساس مقادير فشار درون محفظه احتراق و نرخ آزادسازي گرماي احتراق صحه گذاري شده است. سپس، با توجه به مدل هاي فوق الذكر، مدل سه بعدي موتور پاشش مستقيم توسعه و تاثير زاويه پاشش سوخت، فشار پاشش، زمان پاشش اوليه و ثانويه و پاشش سوخت دو مرحله اي با نسبت هاي مختلف جرم سوخت پاشش شده بر شكل گيري مخلوط، عملكرد و آلايندگي موتور مورد مطالعه قرار گرفته است. بر اساس نتايج بدست آمده، زاويه انژكتور نقشي اساس در شكل گيري مخلوط و توان خروجي موتور دارد. از سوي ديگر، در پاشش دو مرحله اي سوخت، اشتعال پذيري مخلوط نسبتا لايه اي و رقيق با نسبت همارزي سوخت به هواي 1,15 حول شمع نسبت به ساير حالت هاي شبيه سازي بيشتر است.

The effects of spark and injection characteristics as well as split injection on the performance and emissions of a Spray-Guided Gasoline Direct Injection (SG-GDI) engine operating close to stoichiometric conditions are assessed. To accomplish this, a 6-holes injector is simulated and the results are validated against available experimental data for spray penetration length. In addition, an open-cycle multi-dimensional model is developed for a Port Fuel Injection (PFI) engine and the model outcomes are verified against in-cylinder pressure profile and normalized heat release rate. The GDI engine model is yielded under the light of embedment of the above-mentioned models. The model is then employed for investigation of the effects of injector angle, injection pressure, start of first and second injections and two-stage fuel injection with different fuel mass ratios at first and second injections, i.e., split injection, on mixture formation, combustion and engine emissions. The results show the pivotal role of the injector angle on formation of the mixture and output power. On the other hand, it is indicated that while practicing the split injection strategy, the flammability of the relatively stratified lean mixture with fuel to air equivalence ratio of 1,15 around the spark plug, surpasses that of stratified mixture.