تزريق مستقيم سوخت به محفظه موتور ملي به منظور بررسي اثر تاخير در پاشش بر تشكيل مخلوط و احتراق

Gasoline direct injection into national engine to investigate the effect of injection timing on mixture formation and combustion

موتورهاي بنزيني پاشش مستقيم به عنوان يكي از دستاوردهاي جديد صنعت خودرو و قواي محركه با افزايش بازده موتور مصرف سوخت را كاهش مي دهند. در اين نوع از موتورهاي بنزيني به جاي پاشش سوخت در پورت ورودي، انژكتور فشار بالا سوخت را مستقيما به محفظه احتراق تزريق مي كند. در نتيجه به دليل سرمايش تبخيري، مخلوط سرد شده و امكان دستيابي به نسبت تراكم بالاتر در دور و بار بالا بدون رخ دادن پديده ضربه فراهم مي شود. افزايش نسبت تراكم بازده حرارتي موتور را افزايش مي دهد. در دور و بار پايين با حذف دريچه هوا و ايجاد مخلوط چينه اي مصرف سوخت كاهش مي يابد . در پژوهش حاضر با استفاده از نرم افزار فاير مش متحرك محفظه موتور ملي ايجاد شده و ورود هوا به آن شبيه سازي شده است. سپس از يك اسپري 6- راهه فشار بالاي پاشش مستقيم براي تزريق مستقيم سوخت به محفظه و تشكيل مخلوط سوخت و هوا استفاده شده است. جرقه با مدل كروي و احتراق با مدل ECFM شبيه سازي شده است. در نهايت اثر تاخير در زمان شروع پاشش بر احتراق بررسي شده است . نتايج شبيه سازي احتراق نشان مي دهد در حالت تشكيل مخلوط استوكيومتريك، سوخت بايد زودهنگام تزريق شود تا مخلوط همگن سوخت و هوا ايجاد شده و احتراق مخلوط كامل صورت گيرد. پاشش ديرهنگام سوخت موجب عدم اختلاط صحيح سوخت و هوا، برخورد اسپري سوخت به تاج پيستون، تشكيل فيلم سوخت روي پيستون و در نتيجه احتراق ناقص مخلوط مي شود. در نتيجه توليد توان كاهش و توليد آلاينده ها افزايش مي يابد.

Gasoline direct injection engines as new achievements in automobile and propulsion industry, reduce fuel consumption by increasing the engine efficiency. In these types of engines, a high pressure injector injects fuel directly into the combustion chamber instead of injecting fuel in intake ports. Thus, because of evaporation cooling, the mixture cools down, so the possibility of achieving higher compression ratios in higher engine speeds and loads, without occurrence of knock is provided. Increase of compression ratio increases the engine thermal efficiency. In low speeds and loads, by removing throttling valve and creating stratified mixture fuel consumption is reduced. In this research, using AVL Fire code dynamic mesh of National engine chamber was generated and air entering the chamber was simulated. Then, a fuel spray emerging from a high pressure 6-hole injector was used to inject fuel directly into the chamber and form the air-fuel mixture. Spark and combustion were modeled by spherical and ECFM model, respectively. Finally, the effect of delay in start of injection time on the combustion was investigated. Combustion simulation results show that in case of forming stoichiometric mixture, fuel should be injected early to create homogenous mixture and mixture combustion becomes complete. Late injection of fuel causes inappropriate mixing of fuel and air, spray-wall impingement, fuel wall-film and so incomplete mixture combustion. As a result, power production is reduced and emission formation increases.