مطالعه‌ي عددي تاثيرات زمان‌بندي و به‌ كارگيري راهبرد سوراخ گروهي جهت پاشش سوخت در يك موتور اشتعال تراكمي

Numerical Study of the Effects of Injection Timing and Using Group-Hole Nozzle for Fuel Injection in a Compression Ignition Engine

در اين مطالعه عددي، تأثيرات زمان ­بندي پاشش مستقيم سوخت ديزل و به­ كارگيري راهبرد سوراخ گروهي با زاويه واگرايي 10 درجه بر مشخصه ­هاي احتراق و قطره­ سازي ذرات سوخت، ميزان آلاينده­ هاي منتشرشده و سطح عملكرد در يك موتور اشتعال تراكمي سنگين بررسي شده است. براي شبيه­ سازي احتراق، از مكانيزم سنتيك شيميايي كاهش‌يافته با 61 گونه و 296 واكنش استفاده شده است. طبق نتايج، با كاهش طول دوره تأخير در اشتعال بيشتر جرم سوخت در حالت نفوذي سوخته، فرايند احتراق تضعيف‌ شده و در نتيجه ميزان آلاينده ذرات دوده افزايش و سطح عملكرد موتور كاهش‌‌يافته است. همچنين، با تعويق زمان بندي پاشش سوخت ديزل همزمان با افزايش فشار و دماي محفظه احتراق، لزجت جريان درون سيلندر افزايش و ضريب نسبي پخش كاهش يافته است. با كاهش عرض افشانه، ذرات سوخت ديزل در ناحيه باريك تري افشانده شده و به­ دليل تراكم ناحيه­ اي افشانه، ذرات سوخت بيشتري باهم برخورد كرده‌اند. در ادامه، به دليل افزايش حجم لختگي، ذرات دوده افزايش يافته است. علاوه ­بر اين، به­ كارگيري راهبرد سوراخ گروهي مي­تواند باعث بهبود فرايند اكسايش ذرات سوخت و همچنين بهبود عملكرد موتور شده، ولي بااين‌حال، افزايش آلاينده­ هيدروكربن­ هاي نسوخته در مقايسه با حالت تك سوراخه از معايب به‌كارگيري اين راهبرد پاشش سوخت است.

In this numerical study, the effects of diesel direct injection timing and using a group-hole nozzle with 10 degrees as divergence angle on combustion and fuel atomization characteristics, pollutant emissions, and performance in a heavy duty diesel engine have been investigated. Regarding compression ignition combustion simulation, a chemical kinetic mechanism consists of 61 species, and 296 reactions have been used. Results showed that with a decrease in ignition delay duration, most of the fuel burnt in diffusive mode, combustion process weakened, PM increased, and engine performance deteriorated. Also, by retarding the diesel injection timing simultaneous with an increase in in-cylinder pressure and temperature, relative span factor has been decreased. With the reduction of fuel spray width, diesel fuel droplets sprayed in a narrower region, and due to the high density of the spray region, more fuel droplets collide. In the following because of the increase in coagulation volume, PM increased. Furthermore, using group-hole nozzle strategy can improve fuel oxidation process but results in more UHC emission compared with the baseline case which must be considered as a disadvantage of using group hole nozzle concept.