24040

بررسي استفاده از سيستم اشتعال ليزري بر روي عملكرد و آلاينده‌هادر يك موتورSI

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك

1400/02/29

دكتر علي قاسميان مقدم

مهندسي خودرو

سيستم اشتعال ليزري به عنوان يك سيستم پيشرفته و نوظهور در موتورهاي احتراق داخلي شناخته مي‌شود. اين سيستم داراي مزاياي بالقوه‌اي نسبت به اشتعال جرقه‌اي متداول مي باشد، به همين دليل مورد توجه محققان قرار گرفته است. در اين تحقيق براي بررسي عملكرد و آلاينده‌هاي موتور، از شبيه‌سازي سه بعدي يك موتور بنزيني پرخوران استفاده شده است. شبيه‌سازي در نرم افزار ديناميك سيالاتي كانورج انجام شده است. در شبيه‌سازي حاضر براي محاسبه معادلات حاكم بر سيال از حلگر PISO استفاده شده است. براي شبيه‌سازي سوخت در موتور از گونه شيميايي ايزو_اُكتان استفاده شده است. مدل آشفتگي جريان بكار گرفته شده در اين تحقيق مدل معروف RANS RNG k-ε مي‌باشد. در شبيه‌سازي اشتعال از سينتيك شيميايي استفاده گرديد، در نرم افزار كانورج براي حل سينتيك شيميايي از حلگر SAGE استفاده مي‌شود. پس از اتمام مدلسازي ابتدا اعتبارسنجي نتايج شبيه‌سازي موتور مورد نظر با داده‌هاي تجربي مورد بررسي قرار گرفت، سپس تغييرات لازم جهت شبيه‌سازي اشتعال ليزري در نرم افزار اعمال گرديد. نتايج بدست آمده براي اشتعال ليزري و مقايسه آن با سيستم اشتعال جرقه‌اي نشان داد، اين سيستم مي‌تواند در مقايسه ببا سيستم اشتعال جرقه‌اي با يك شرايط مشابه بيشينه فشار و دما سيلندر بيشتري توليد كند. همچنين نتايج بدست آمده براي توان انديكاتوري، فشار متوسط موثرانديكاتوري و بازده حرارتي براي سيستم اشتعال ليزري به طور قابل توجهي افزايش پيدا كردند. نتايج شبيه‌سازي اشتعال ليزري نشان داد، با بكارگيري اين سيستم آلاينده CO تا 10درصد كاهش يافته و بطور ناخوشايندي آلاينده NOx تا 40 درصد افزايش پيدا كرد.

1400/04/27

Investigation of the use of laser ignition system on performance and emissions in an SI engine

5/19/2022 12:00:00 AM

The laser ignition system is well known as an advanced and emerging system in internal combustion engines. This system has potential advantages over conventional electric spark plugs, which is why it has attracted many researchers’ attention. In this research, a 3-Dsimulation of a supercharged gasoline engine was performed to investigate the performance and pollutants of the engine. Simulations were performed in Converge CFD software. In the present simulation, a PISO solver is used to calculate the governing equations of the fluid. The chemical iso-octane is used to simulate the fuel in the engine. The flow turbulence model used in this research is the famous RANS RNG k-ε model. Chemical kinetics was used in the simulation of ignition. In Converge CFD software, SAGE solver is used to solve the chemical kinetics. Once the modeling process was completed, first the validation of the simulation results of the engine with experimental data was examined, and the necessary changes were then applied to simulate the laser ignition in the software. The results obtained for laser ignition and its comparison with electric spark plugs system showed that the system can produce higher maximum cylinder pressure and temperature compared to spark ignition system under similar conditions. Moreover, the results obtained for indicated power, indicated mean effective pressure and thermal efficiency for the laser ignition system showed significant increases. The results of the laser ignition simulation showed that by using this system, the CO pollutant reduced up to 10% and the NOx pollutant dramatically increased up to 40%.

موتور احتراق داخلي، اشتعال ليزري، شمع ليزري، احتراق، شبيه‌سازي، آلاينده ها، كانورج

internal combustion engine, Laser ignition, Laser spark plug, combustion, simulation, emission, converge