مدل سازي عددي موتور ديزل و بررسي تاثير پاشش دو مرحله اي سوخت بر عملكرد و آلاينده هاي منتشره از آن

Numerically modeling of diesel engine and analysis the effect of double injection strategies on performance and pollutant emissions

امروزه تحقيقات گسترده اي در زمينه كاهش آلاينده ها و بهبود عملكرد موتورهاي ديزلي درحال انجام است. در اين بين، پاشش دو مرحله اي سوخت با بهينه كردن اختلاط سوخت و هوا، مي تواند توليد آلاينده هاي اكسيد هاي نيتروژن و دوده را كنترل كند، لذا در اين مطالعه براي بررسي تركيبي پاشش دو مرحله اي به همراه بازخوراني گاز هاي اگزوز از يك شبيه سازي عددي به روش ديناميك سيالات محاسباتي توسط نرم افزار فاير استفاده شده است. براي نيل به اين هدف به بررسي تاخير زماني بين دو مرحله پاشش سوخت، مقدار سوخت پاشيده شده در هر مرحله، استفاده از دو نازل براي هر مرحله از پاشش و تغيير زاويه پاشش نازل مرحله اول پرداخته شده است. نتايج نشان دهنده اين موضوع است كه با افزايش تاخير بين دو مرحله پاشش سوخت و يا كاهش مقدار سوخت پاشيده شده در مرحله اول، مي توان شاهد كاهش آلاينده اكسيد هاي نيتروژن شد، كه علت آن نحوه احتراق و آزاد سازي گرماي دو مرحله اي است كه دماي ماكزيمم محفظه احتراق را پايين مي آورد. همچنين آلاينده دوده به علت افزايش دماي محفظه احتراق در مراحل انتهايي و كمك به اكسيداسيون دوده كاهش مي يابد. در بين حالات بررسي شده، پاشش دو مرحله اي دو نازله با زواياي يكسان پاشش سوخت بهينه ترين حالت مي باشد.

Many researchers investigated how to reduce pollutant emissions and improve performance of the diesel engine. By optimizing the air - fuel mixture, split injection could control nitric oxide and smoke emissions in this engine. So this project carried out a CFD simulation to explore the combined effect of split injection and EGR which included, the delay time between two split injection pulses, the amount of injected fuel in each pulse, using different nozzle for each pulse of split injection and varying the first pulse s nozzle angle. Results show that increasing the delay time between two pulses and decreasing the amount of injected fuel in the first pulse contributed to the lower NOx emission. It is due to their separate second stage of heat release rate which could reduce the maximum temperature in the combustion chamber. Soot emission also reduced because of the increased in combustion chamber temperature at the end of expansion which helped soot oxidations. It is confirmed that using two nozzles with same angle could reduce emissions more than other cases.