Title of article :
Numerical Simulation of a Heavy-duty Diesel Engine to Evaluate the Effect of Fuel Injection Duration on Engine Performance and Emission
Author/Authors :
Alizadeh Kharkeshi, B Sea-Based Energy Research Group - Babol Noshirvani University of Technology - Babol, Iran , Shafaghat, R Sea-Based Energy Research Group - Babol Noshirvani University of Technology - Babol, Iran , Mohebbi, M Sea-Based Energy Research Group - Babol Noshirvani University of Technology - Babol, Iran , Talesh Amiri, S Sea-Based Energy Research Group - Babol Noshirvani University of Technology - Babol, Iran , Mehrabiyan, M Sea-Based Energy Research Group - Babol Noshirvani University of Technology - Babol, Iran
Pages :
10
From page :
2442
To page :
2451
Abstract :
Due to limited space in transport vehicles, compression ignition (CI) engines with high power density have always been a priority. In heavy-duty diesel engines, direct injection results creation of the lean region in the space of the combustion chamber. Increasing the fuel penetration by changing injection duration is an effective solution to achieve a homogenous mixture. In this paper, the impact of changing injection duration in upgraded MTU-4000-R43L diesel engine on power characteristics, rate of heat release (RoHR), combustion phasing, emission and, most importantly, the gradient of pressure changes as a characteristic of the vibration and knocking of the engine, has been studied numerically. Numerical simulation is performed in AVL Fire which is coupled with reduced detail chemical kinetics. The fuel injection duration was varying from 14.6 to 35.6 oCA, the in-cylinder mean pressure, the IMEP decreases, and the ISFC increases; however, as the fuel injection duration decreases, the pressure gradient rises; from the range of 30.6 degrees onwards, the reduction of the fuel injection duration leads to a severe knock of the engine and as a result reduces its engine life. Emission results also showed that CO2 and NOx increased and CO reduced with decreasing fuel decreasing injection duration.
Farsi abstract :
با توجه به فضاي محدود در وسايل نقليه حمل و نقل ، موتورهاي احتراق تراكمي (CI) به علت چگالي قدرت بالا هميشه در اولويت بوده اند. در موتورهاي ديزلي سنگين، تزريق مستقيم باعث ايجاد ناحيه ي فقير در فضاي محفظه احتراق مي شود. افزايش نفوذ سوخت با تغيير مدت زمان ترريق يك راه حل موثر براي دستيابي به مخلوط همگن است. در اين ارتقا يافته بر ويژگي هاي قدرت ، نرخ آزاد سازي حرارت، فاز احتراق ، آلايندگي و مهمتر از همه ، شيب MTU-4000-R43L مقاله ، تأثير تغيير مدت تزريق در موتور ديزلي تغييرات فشار به عنوان ويژگي ارتعاش و ضربه موتور، به صورت عددي مورد مطالعه قرار گرفته است. شبيه سازي عددي در نرم افزار AVL Fire با كوبل سينتيك شيميايي تغيير داده شده است، ميانگين فشار درون سيلندر، IMEP كاهش مي يابد و ISFC افزايش كاهش يافته صورت پذيرفته است. مدت زمان تزريق سوخت از 1406 تا CA. 35.6 مي يابد. با اين حال، با كاهش مدت زمان تزريق سوخت ، گراديان فشار افزايش مي يابد. از محدوده 3006 درجه به بعد، كاهش مدت زمان تزريق سوخت منجر به ضربه شديد موتور و در نتيجه كاهش عمر موتور مي شود. همچنين نتايج انتشار آلايندگي نشان داد كه با كاهش مدت زمان تزريق، CO2 و NOx افزايش يافته و CO كاهش مي يابد.
Keywords :
PRESSURE GRADIENT , Heavy-Duty Engine , Power Density , Injection Duration
Journal title :
International Journal of Engineering
Serial Year :
2021
Record number :
2698054
Link To Document :
بازگشت