The Effect of Valve Lift on In-Cylinder Flow, Performance and Emissions in a Turbocharged DI Diesel Engine

The Effect of Valve Lift on In-Cylinder Flow, Performance and Emissions in a Turbocharged DI Diesel Engine

در اين تحقيق بهينه‌سازي محاسباتي براي يك موتور ديزلي تزريق مستقيم با استفاده از مدلسازي سه بعدي انجام گرفته است. تحليل CFD كاملاً گذرا براي پروفيل‌هاي بلندشدگي مختلف سوپاپ در مراحل مكش و تراكم به منظور ارزيابي اثر آن بر راندمان و رفتار سيال درون سيلندر، انجام شده است. اسكيم مرتبه دوم خطي بالادست، k-? براي مدلسازي آشفتگي استفاده شده است. تغييرات در سوپاپ ورودي با پنج پروفيل مختلف بلندشدگي سوپاپ، صورت گرفته است. ساختارهاي جريان از قبيل چرخش و ميدان جريان آشفته، به منظور حصول روندي منطقي براي دستيابي به بهترين مصالحه بين بازده موتور و انتشار آلاينده‌ها بررسي شده است. در ابتدا نتايج عددي در حالت پايه با نتايج تجربي در دور توان(rpm 2000) اعتباردهي شد. سپس نتايج براي چهار پروفيل بلندشدگي ديگر بدست آمد. نتايج نشان داد كه تغييرات در پروفيل بلندشدگي سوپاپ بر ميدان جريان در محفظه احتراق و نتيجتاً بر چرخش اسپري و احتراق سوخت موثر است.

A computational optimization was performed for a direct-injection diesel engine using three-dimensional modeling. Fully transient CFD analyses of different valve profile strategies for the intake and compression strokes are performed, to evaluate the effects on both engine performance and in-cylinder flow-field evolution. The turbulence model was used along with second order linear upwind scheme. Modifications are applied to intake valve for five different valve lift profiles. Organized flow structures (i.e., swirl) and turbulent flow patterns are investigated, in order to address the rules for ad-hoc strategies aiming at finding the best trade-off between the engine performance and pollutant emission. At first, results for the base case are validated against experiments at maximum power operation (2000 rpm); subsequently, four valve lift profiles, are performed. Relative valve profiles prove to influence the flow field within the combustion chamber, and therefore the subsequent spray evolution and fuel combustion, confirming the importance of an ad-hoc optimization