بررسي ميزان تشكيل دوده در اثر تغيير در زاويه شروع پاشش سوخت در موتور ديزل

Evaluation of changes in soot formation with variation of start angle of fuel injection in diesel engine

مديريت پاشش سوخت كه شامل شكل پاشش و زمان‌بندي پاشش است، اثر مهمي بر عملكرد موتور بويژه شكل‌گيري آلاينده‌ها دارد. در اين مطالعه از نرم افزار ديناميك سيالات محاسباتي AVL Fire براي شبيه‌سازي شروع زمان پاشش سوخت در موتورهاي ديزل و تاثير آن بر ميزان توليد دوده، استفاده شده است. نتايج نشان مي‌دهد كه هر چه زاويه شروع پاشش به مكث بالا نزديك شده بيشينه دوده توليد شده افزايش يافته است. همچنين مقدار دوده‌اي كه در نهايت (بعد از مصرف شدن مقداري دوده) باقي مي‌ماند نيز افزايش يافته است. چون با افزايش نسبت كربن به اكسيژن مقدار تشكيل دوده نيز افزايش مي‌يابد، هر چه زاويه شروع پاشش به مكث بالا نزديك مي‌شود به علت افزايش فشار محفظه احتراق و همچنين زودتر شروع شدن احتراق (كم شدن مهلت اشتعال) مخلوط شدن سوخت و هوا ناقص بوده و بنابراين حجم مخلوط غني زيادتر شده كه نتيجه‌اش شكل‌گيري دوده بيشتر است. بر اين اساس درست است كه از ديدگاه تشكيل دوده هرچه زودتر پاشش صورت گيرد بهتر است (دورتر از مكث بالا) ولي اگر متغيرهاي ديگر موثر در عملكرد موتور مانند مهلت اشتعال، توان توليدي و ... نيز در نظر گرفته شود به اين نتيجه دست يافته مي‌شود كه تنها داشتن دوده كمتر نمي‌تواند مزيتي براي موتور باشد.

Controlling of fuel injection, including spray structure and injection timing has a significant impact on engine performance, especially formation of pollutants. In this study, it has been used a computational fluid dynamics software (AVL Fire) to simulate start time of fuel injection in diesel engines and its effect on soot formation rate. Results show if the start angle of fuel injection approaches TDC, the maximum soot formed will be increased. Also the amount of remained soot is increased. Mixing of fuel and air can not be completed as the start angle of fuel injection gets closer to TDC, because of increasing combustion chamber pressure and so decreasing ignition delay, as a consequent, rich mixture volume increases and leads to more soot formation. Although that is better to inject fuel earlier (far from TDC), but considering the other effective parameters on engine performance, like ignition delay, produced power, it has been concluded that lower soot formation can not be an advantage by itself.