20066

۲۰۰۶۶

شبيه سازي و تحليل عملكرد موتور EF7مجهز شده به يك سيستم تزريق مستقيم

كارشناسي ارشد

سيستم محركه

1393

۱۳۹۶/۰۷/۱۵

دكتر علي نصيري طوسي

خودرو

يكي از مؤثرترين راه‌هاي كاهش مصرف انرژي، بهبود عملكرد دستگاه‌هاي مصرف‌كننده انرژي مي‌باشد. موتور‌هاي بنزيني پاشش مستقيم به‌عنوان يكي از دستاورد‌هاي جديد صنعت خودرو و قواي محركه با افزايش بازده موتور و احتراق بهتر مصرف سوخت را كاهش مي‌دهند. به دليل سرمايش تبخيري، مخلوط سرد شده و امكان دستيابي به نسبت تراكم بالاتر در دور و بار بالا بدون رخ دادن پديده ضربه فراهم مي‌شود. افزايش نسبت تراكم بازده حرارتي موتور را افزايش مي‌دهد. در دور و بار پايين با حذف دريچه هوا و ايجاد مخلوط چينه‌اي مصرف سوخت كاهش مي‌يابد. در تحقيق پيشرو از نرم‌افزار متن‌باز اپن‌فوم براي شبيه‌سازي استفاده شد و بعد از انتخاب نوع انژكتور، كتابخانه سوخت مايع در نرم‌افزار موردنظر را گسترش داده و سوخت بنزين در آن اضافه، بعد با تغييراتي در حلگر sprayFoam اقدام به شبيه‌سازي اسپري و مقايسه نتايج آن با نتايج تجربي، زير مدل‌هاي اسپري را كاليبره كرده و سپس با تغيير كتابخانه مش پويا و اضافه كردن مدل حذف و اضافه لايه‌ها به نرم‌افزار اپن‌فوم و ايجاد حلگري برپايه حلگر موجود engineFoam با استفاده از مدل احتراقي PaSR ضرايب احتراق كاليبره شد. در مرحله بعد براي اضافه كردن اسپري به داخل سيلندر ، مدل اسپري را به حلگر ايجادشده در مرحله قبل اضافه كرده و با انتخاب محل مناسب براي انژكتور، شبيه‌سازي براي حالت پاشش مستقيم انجام شد. و درنهايت اثر تأخير در پاشش بر روي احتراق بررسي شد. نتايج اسپري نشان داد كه اين مدل انژكتور براي فشار‌هاي بالا نتايج مناسبي دارد. شبيه‌سازي احتراق نشان مي‌دهد كه نتايج به‌دست‌آمده به‌وسيله اپن‌فوم جوابي بهتر از نتايج بدست آمده از كانورج دارد. همچنين نتايج گرفته شده از پاشش مستقيم نشان مي‌دهد كه پاشش دير هنگام سوخت باعث گرفتن دما بيشتر از محفظه براي تبخير مي‌شود و در فشار پاشش يكسان بيشينه نمودار فشار متوسط پايين تر از حالت پاشش دير هنگام است و همچنين تاخير در زمان پاسخگويي از مركز فرماندهي به انژكتور اگر تفاوت قابل ملاحظه‌اي داشته باشد در احتراق و ميزان سوخته شدن سوخت نيز تاثير دارد. بنابراين براي استفاده از مزاياي احتراق فقير، بايد پارامتر‌هاي موثر بر تشكيل مخلوط و احتراق مانند موقعيت انژكتور در محفظه، جهت پاشش سوخت، زمان شروع پاشش و زمان جرقه به خوبي تنظيم شود.

1397/09/13

imulation and analysis of performance of EF7 engine equipped with direct injection

2/26/2019 12:00:00 AM

Efficiency improvement of energy consuming devices is considered as a way for reducing energy consumption. Direct injection gasoline engines are an example of efficiency improvement in automotive industry which reduce fuel consumption by improving efficiency and better combustion of fuel. Moreover, evaporation phenomenon cools the mixtures and therefore higher compression ratios can be achieved without risk of knock. In this thesis, the injector and combustion chamber is simulated with OpenFOAM software. Gasoline and its chain reactions were added to software’s library and spray is simulated after some development in SprayFOAM solver. Spray sub-model calibration was done with available experimental data. Combustion coefficients were calibrated with PaSR sub-model and development of a novel solver based on EngineFOAM solver. Mesh library and layer model were added to software for this reason. Finally, DI simulation was done after choosing a suitable position for DI injector inside combustion chamber. Injection delay and its effect on combustion process was analyzed as well. Late injection better cools the combustion chamber and results showed positive effects for high pressures. Therefore, effective parameters of combustion process like injector position, spray angle, start of injection and ignition timing must be chosen carefully to better utilize the lean mixture effect. Combustion modelling with OpenFOAM software proved to be more robust than commercial software like Converge Studio.