22470

مدل سازي و تحليل پارامترهاي عملكردي در يك موتور ديزل مشخص

كارشناسي ارشد

تبديل انرژي

1399/3/26

دكتر سپهر صنايع

مكانيك

از موتورهاي ديزل پاشش مستقيم به طور گسترده اي در كاربردهاي خودرو و صنعت استفاده مي شود. با سخت تر شدن استاندارهاي آلايندگي و تمايل به ساختن موتورهايي با بازده بيشتر، درك بهتر عملكرد موتور و مشخصه ها و پارامترهاي موثر در موتور از اهميت به سزايي برخوردار است. در اين پژوهش يك موتور ديزل سنگين با كاربرد ريلي مورد بررسي قرار گرفته است.در ابتدا عملكرد موتور و ميزان آلاينده هاي موتور در حالت استاندارد در نرم افزار AVL Fire شبيه سازي گرديده است و سپس تغييرات بازخوراني گازهاي خروجي از موتور، تغيير پارامترهاي پاشش (زاويه پاشش، مدت زمان پاشش سوخت، زاويه مخروط افشانه) بر روي عملكرد موتور و آلايندهاي خروجي از موتور مورد مطالعه قرار گرفته و بهسازي گرديده است. نتايج حاصل از تحليل موتور نشان مي دهد كه بازخوراني گازهاي خروجي منجربه كاهش ميزان اكسيژن ورودي به محفظه احتراق و در نتيجه كاهش اكسيد ازت (NOx) و دوده (Soot) و همچنين افزايش هيدروكربن نسوخته (UHC) مي شود. به طوري كه در حالت گشتاور حداكثر براي رسيدن همزمان به مصرف سوخت بهسازي شده و آلايندگي كمتر، بازخوراني گازهاي خروجي با درصد جرمي 20% مناسب است. ولي در حالت سرعت حداكثر، بازخوراني گازهاي خروجي علي رغم كاهش آلاينده ها، مصرف سوخت را به شكل چشم گيري افزايش مي دهد و در اين حالت پيشنهاد نمي گردد. درخصوص تغيير زاويه پاشش سوخت نيز كاهش زاويه پاشش از 150 به 138 درجه، منجر به كاهش توليد آلاينده ها در هر دو حالت بدون بار و حالت گشتاور حداكثر شده و همچنين افزايش زاويه پاشش به 162 درجه در حالت حداكثر سرعت، باعث بهبود آلاينده¬هاي خروجي مي شود. در مورد تغيير مدت زمان پاشش سوخت، با افزايش مدت زمان پاشش، فشار و دما افت نموده و در پي آن NOx كاهش يافته و UHC و Soot افزايش مي يابند. درخصوص تغييرات زاويه مخروط نيز در حالت بدون بار و گشتاور حداكثر با كاهش زاويه مخروط افشانه، عمق نفوذ مخلوط هوا و سوخت افزايش يافته و منجر به اشتعال نفوذي بهتر و كمتر شدن آلاينده ها ميگردد. در حالت سرعت حداكثر نيز به علت بالا بودن حجم سوخت ورودي، كيفيت اشتعال پيش آميخته با تغيير زاويه مخروط افشانه كاهش يافته و اشتعال نفوذي ضعيف تري صورت ميگيرد.

1399/06/25

Modeling and Analysis of Performance Parameters in a Diesel Engine

6/16/2021 12:00:00 AM

Direct injection diesel engines are widely used in automotive and industrial applications. As emission standards become more stringent and the tendency to build more efficient engines increases, it is important to better understand engine performance and the characteristics and parameters that affect the engine. In this research, a heavy diesel engine with rail application has been investigated. First, engine performance and the amount of engine pollutants in standard mode are simulated in AVL Fire software, and then changes in engine exhaust gas feedback, change in spray parameters ( Spray angle, fuel spraying time, spray angle) on engine performance and engine contaminants have been studied and improved. The results of engine analysis show that the feedback of exhaust gases leads to a decrease in the amount of oxygen entering the combustion chamber and thus a decrease in nitrogen oxides (NOx) and soot (Soot) as well as an increase in unburned hydrocarbons (UHC). In the case of maximum torque, it is improved to reach the fuel consumption at the same time and less pollution, the feedback of exhaust gases with a mass percentage of 20% is appropriate. However, in the case of maximum speed, the feedback of exhaust gases, despite the reduction of pollutants, increases fuel consumption significantly and in this case is not recommended. Regarding the change of fuel injection angle, reducing the injection angle from 150 to 138 degrees, has led to a reduction in the production of pollutants in both no-load and maximum torque modes, as well as increasing the spray angle to 162 degrees at maximum speed, improving pollutants. Is output. Regarding the change in fuel injection time, with increasing spray time, pressure and temperature decrease, followed by NOx decrease and UHC and Soot increase. Regarding the changes of cone angle in no-load and maximum torque mode, by decreasing the spray cone angle, the penetration depth of air-fuel mixture increases and leads to better penetration ignition and less pollutants. At maximum speed, due to the high volume of inlet fuel, the quality of the premixed ignition is reduced by changing the spray cone angle and the infiltration ignition is weaker.