33157

شبيه‌سازي و بهينه‌سازي پاشش سوخت در موتور سه سيلندر پاشش مستقيم بنزيني پرخوران با تمركز بر تعداد مراحل پاشش و بهينه‌سازي آن در اولين نقطه كاري داراي بيشترين گشتاور ترمزي

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك- مهندسي خودرو - قواي محركه خودرو

1401

1403/11/03

اميرحسن كاكايي

ندارد

مهندسي خودرو

هدف از انجام اين پايان‌نامه بهينه‌سازي پاشش سوخت در موتور سه سيلندر پاشش مستقيم بنزيني بوده است. براي انجام اين كار در ابتدا مي‌بايست مدلي براي شبيه‌سازي يك سيلندر از موتور در يك نرم‌افزار ارائه مي‌شد. نرم‌افزار انتخاب شده براي مدل‌سازي، نرم‌افزار كانورج بوده كه نرم‌افزاري تجاري در زمينه موتورهاي احتراقي است. براي شروع فرايند مدل‌سازي اين پايان‌نامه، از داده‌هاي هندسي سيلندر اين موتور (مختصات سه‌بعدي آن كه در قالب يك فايل stl. از شركت ايپكو تحويل گرفته شده بود) استفاده و مدل‌سازي بر مبناي آن انجام شد. پس از ساخت مدل نرم‌افزاري موتور و اعمال تنظيمات اوليه روي آن، در ابتدا استقلال نتايج از شبكه بررسي و پس از تنظيم شبكه‌بندي بهينه، صحه‌گذاري فرايند پاشش سوخت و احتراق مدل نرم‌افزاري با استفاده از داده‌هاي آزمايشگاهي شركت ايپكو و مقايسه آن‌ها با خروجي‌هاي اوليه آن انجام شد. مدل صحه‌گذاري شده - موتور پاشش مستقيم با پاشش سوخت تك‌مرحله‌اي - هم به‌عنوان مبنايي براي مقايسه با حالت‌هاي مختلف عملكردي مورد بررسي تعيين و به‌عنوان حالت پايه معرفي شد. در ادامه، با تعريف 4 راهبرد پاشش به‌عنوان حالت‌هاي اول تا چهارم (دو حالت اول مربوط به پاشش دومرحله‌اي و دو حالت دوم مربوط به پاشش سه‌مرحله‌اي) و اجراي نرم‌افزار كانورج به‌ازاي هريك از حالت‌ها، خروجي‌ها و نتايج هر حالت استخراج شده و با حالت پايه مقايسه شد. درنهايت با بررسي حالت‌هاي با بهترين عملكرد اين راهبردها در هردو بخش قدرت و توان و آلايندگي - حالت اول (پاشش دومرحله‌اي با نسبت‌ درصدي جرم سوخت پاشيده شده 50-50) و حالت سوم (پاشش سه‌مرحله‌اي با نسبت‌ درصدي جرم سوخت پاشيده شده 35-35-30) - حالت سوم (پاشش سه‌مرحله‌اي با نسبت‌ 35-35-30) با افزايش قابل قبول مقدار توان، گشتاور، فشار مؤثر متوسط و بيشترين نرخ آزادسازي حرارت به همراه كاهش چشمگير ميزان توليد هيدروكربن هاي نسوخته، مونواكسيد و دي اكسيد كربن علي رغم افزايش ميزان توليد اكسيدهاي نيتروژن نسبت به حالت پايه، به‌عنوان برترين حالت انتخاب و به‌عنوان راهبرد پاشش بهينه براي اين موتور (با فرض اين كه در همه حالت‌ها از انژكتورهاي مشابه استفاده شده و مجموع جرم‌هاي سوخت پاشيده شده در هر مرحله از پاشش و همچنين مجموع زمان مراحل پاشش ثابت و بدون تغيير باشد) تعيين شد.

1403/12/26

Simulation and optimization of fuel injection parameters in a three-cylinder direct injection engine at the operating knee point by concentration on the steps of injections

1/22/2026 12:00:00 AM

The objective of this thesis is to optimize fuel injection in a three-cylinder, direct-injection gasoline engine. To achieve this, a model simulating one cylinder of the engine needed to be developed using software. The chosen software for modeling is Converge, a commercial tool for internal combustion engines. To initiate the modeling process for this thesis, geometric data of the engine's cylinder (its three-dimensional coordinates, provided in an STL file by the Ipco company) was utilized as the basis for the model. After constructing the software model of the engine and applying the initial settings, the independence of the results from the mesh was first examined. Following the optimization of the meshing, the validation of the fuel injection and combustion processes in the software model was carried out using laboratory data from Ipco, comparing them with the initial outputs. The validated model—the direct-injection engine with single-stage fuel injection—was then established as a reference for comparison with various operational modes, serving as the baseline case. Subsequently, four injection strategies were defined as the first to fourth cases (the first two cases corresponding to two-stage injection and the last two to three-stage injection). The Converge software was executed for each of these cases, and the outputs and results were extracted. These were then compared to the baseline case separately for the two-stage and three-stage injection strategies. By comparing the first two cases (two-stage injection with fuel mass ratios of 50-50 and 70-30) and the last two cases (three-stage injection with fuel mass ratios of 35-35-30 and 20-20-60), the superior cases for each strategy were identified. Finally, by analyzing and comparing these two cases, the optimal injection strategy for this engine was determined (assuming that identical injectors were used in all cases and that the total fuel mass injected in each stage, as well as the total duration of the injection stages, remained constant).

پاشش مستقيم سوخت , پاشش چندمرحله اي , راهبرد پاشش , احتراق زودرس

fuel direct injection , multi-stage fuel injection , spraying strategy , pre-ignition

Mohammadhossein Poorjani dineh roodi

Dr. Amirhasan Kakaee