تعيين تجربي نرخ آزادسازي انرژي و زمان شروع احتراق در يك موتور ديزل

Experimental determination of the heat release rate and start of combustion in a diesel engine

با توجه به كاهش ذخاير انرژي، بالا بردن بازده احتراق در موتورهاي احتراق داخلي و كاهش اتلاف انرژي سوخت اهميت زيادي پيدا كرده است. به زبان ساده چون زمان موجود براي فرايند احتراق در يك چرخه موتور، بسيار كوتاه است و ممكن است تمامي مولكول هاي سوخت نتوانند با مولكول اكسيژني تركيب شوند و يا كم بودن دما در نقطه اي، امكان ايجاد واكنش را فراهم نسازد. در نتيجه مقدار كمي از سوخت، بدون واكنش، با گازهاي خروجي خارج ميشود. لذا با به دست آوردن نرخ آزادسازي انرژي با روش اين مقاله، و مقايسه آن با ارزش حرارتي سوخت و جرم آن در يك چرخه كاري موتور، ميتوان راندمان احتراق را براي موتور محاسبه كرد. هدف، تعيين نرخ آزادسازي انرژي در يك موتور ديزل پاشش مستقيم، با توجه به داده هاي تجربي آزمايشگاهي است. موتور به كار رفته در آزمايش، دايدونگ با توان يازده اسب بخار است. آزمايش در سرعت 800 دور بر دقيقه در حالت بدون بار، گشتاورهاي 1,4 نيوتن متر و 20 نيوتن متر انجام شده است، همچنين در سرعت 1000 دور بر رقيقه در گشتاورهاي 4,5 نيوتن متر، 13,5 نيوتن متر و 20 نيوتن متر و در سرعت 1200 دور بر دقيقه در گشتاورهاي 4,7 نيوتن متر، 11 نيوتن متر و 14,3 نيوتن متر انجام شده است. اطلاعات و نمودار فشار بر حسب زاويه لنگ به طور تجربي به دست آمده و از تحليل اين اطلاعات تجربي، نرخ آزادسازي انرژي، زمان شروع احتراق و بازه احتراقي به دست آمد و با اندازه گيري مصرف سوخت در آزمايشگاه، بازده احتراق تعيين شد.

Due to the reduction of energy sources, increasing the engine combustion efficiency and decreasing the waste of the fuel energy in internal combustion engines, have become important. Due to the short time of the combustion process in each cycle of the engine, some of the fuel molecules won’t be able to react with oxygen molecules, or the low temperature in some points makes it impossible for reaction to happen. So a few amount of the unburned fuel may exit with the exhaust gases without any reaction. By evaluating the heat release rate, using the method presented in this paper, and comparing it with the fuel heat value and the fuel mass in one cycle, the combustion efficiency for the engine can be calculated. The aim of this paper is to obtain the heat release rate, in one direct injection diesel engine considering experimental data. An 11 horsepower daidong engine is used in this experiment with following conditions. The engines speed was 800 rpm without load and in two different torques equal to 1.4 Nm and 20 Nm and also in 1000 rpm with torques equal to 4.5 Nm, 13.5 Nm and 20 Nm and in 1200 rpm with torques equal to 4.7 Nm, 11 NM and 14.3 Nm. The pressure data and its plots versus crank angle are gained from this experiment. By analyzing this data, the heat release rate, the start of combustion and combustion phasing were calculated. By measuring the fuel consumption, the combustion efficiency was determined.