بررسي ترازنامه حرارتي در موتورهاي اشتعال جرقه اي با سوخت گاز طبيعي در حالت پرخوراني

بررسي ترازنامه حرارتي در موتورهاي اشتعال جرقه اي با سوخت گاز طبيعي در حالت پرخوراني

هدف از اين مقاله شرح و بررسي ترازنامه حرارتي در موتور است. بدين منظور آزمايش هاي ترازنامه حرارتي بر روي موتور پايه گازسوز EF7، با سوخت گاز طبيعي و در حالت پرخوراني، انجام شده است. آزمايش هاي ترازنامه حرارتي در صنعت خودرو به منظور شناخت چگونگي توزيع جريان انرژي و اگزرژي در موتور و بهبود بازده آن انجام مي شود. اين آزمايش ها نسبتاً طولاني و پرهزينه است زيرا بايد با دقت انجام گيرد، لذا در اين مقاله به جستجوي معادلاتي كه قابليت كاربرد در شرايط مختلف عملكردي براي محاسبه ترازنامه حرارتي موتور را داشته باشد، پرداخته شده است. در آزمايش انجام شده توان موتور، انرژي دود خروجي، انرژي منتقل شده به سيال خنك كاري، انرژي خروجي توسط خنك كن مياني و ساير انرژي ها، كه شامل انتقال حرارت به صورت جابجايي و تشعشع از بدنه موتور است، محاسبه شده است. توان خروجي از موتور با استفاده از لگام ترمز، انرژي دود خروجي، انرژي منتقل شده به سيال خنك كاري و انرژي خروجي توسط خنك كن مياني با توجه به اطلاعات ثبت شده توسط حسگرها و روابط موجود تعيين شده است. ساير انرژي ها به صورت مستقيم محاسبه نشده و با استفاده از قانون اول ترموديناميك براي حجم محاسباتي در نظر گرفته شده در اطراف موتور محاسبه مي شود. تلفات اصطكاكي موتور نيز به صورت حرارت به سيال خنك كاري منتقل شده و در انرژي منتقل شده به آن منظور مي گردد. آزمايش هاي ترازنامه حرارتي در چهار حالت عملكردي تمام بار و نيمه بار با دماي سيال خنك كاري 90 و110 انجام شده اند. در تمام آزمايش ها موتور كاملاٌ گرم است. پس از اندازه گيري ترازنامه حرارتي در حالت هاي عملكردي مختلف، بر اساس نتايج تجربي محاسبه انرژي دود خروجي، يك معادله رياضي براي محاسبه اين انرژي پيشنهاد شده است كه نتايج حاصل از اين معادله انطباق نسبتآ خوبي با نتايج تجربي آزمايشگاهي دارد. در ادامه بازده موتور در حالت هاي مختلف با يكديگر مقايسه شده است؛ مشاهده مي شود كه با افزايش بار و دماي سيال خنك كاري، بازده موتور افزايش مي يابد. همچنين تاثير استفاده از پرخوران بر افزايش توان و بازده موتور در اين مقاله بررسي شده است.

In this paper, the heat balance of an engine was investigated experimentally. The experimental work was conducted on the EF7 natural gas fueled and turbocharged engine. The main goal was to develop an empirical equation to be able to predict the heat balance of the engine at various loads and conditions. The data were collected at four different conditions, two different loads and two different inlet coolant temperatures, to include the effects of these parameters into the empirical equation. The exhaust energy, power, coolant energy, and the other energies were determined either directly from the collected data or indirectly calculated from the data. Based on the experimental results along with the engine specifications, a mathematical equation was suggested. Different types of energy can be calculated from this equation which shows a very good agreement with the experimental data.