بررسي تأثير دماي ديواره بر فاصله خاموشي شعله طي دوره گرم‌شدن يك موتور احتراق داخلي اشتعال جرقه‌اي

Investigation of Wall Temperature Effect on Flame Quenching Distance during the Warm-up Period of an SI Internal Combustion Engine

دوره اوليه گرم‌شدن موتور، يكي از مهم‌ترين منابع انتشار آلاينده‌ها به‌خصوص هيدروكربن‌هاي نسوخته (UHC) است. به‌دليل سردبودن ديواره محفظه احتراق در زمان گرم‌شدن موتور، شعله در نزديكي ديواره سيلندر و سطح روي پيستون به سرعت خاموش مي‌شود و مخلوط هوا و سوخت موجود در كناره‌هاي محفظه احتراق فرصت اشتعال نمي‌يابند و به‌صورت نسوخته از محفظه احتراق خارج مي‌شوند كه باعث افزايش آلايندگي در موتورهاي احتراق داخلي در دوره گرم‌شدن موتور مي‌شود. در تحقيق انجام‌شده با بهره‌گيري از نرم‌افزار متلب R2018b و استفاده از روش‌هاي حل عددي، بر پايه اطلاعات موتور XU7 كدي نوشته شده است تا اثر دماي ديواره بر روي خاموشي شعله را به‌دست آورد. نتايج نشان داد كه با افزايش دماي ديواره سيلندر فاصله خاموشي شعله طي دوره گرم‌شدن موتور، به‌ازاي دو حالت پكلت ثابت و متغير با فشار، به‌ترتيب 46 و 22%، نسبت به لحظه ابتدايي عملكرد موتور كاهش مي‌يابد. همچنين نتايج حاكي از آن بود كه فاصله خاموشي برحسب زمان حاكي از رفتار لگاريتمي نزولي بود كه اين موضوع به نوعي معكوس رفتار دمايي ديواره‌هاي محفظه احتراق طي دوره گرم‌شدن موتور است كه يك رفتار لگاريتمي صعودي است.

The internal combustion engine’s warm-up period is one of the most important sources of emissions, especially unburned hydrocarbons (UHC). Due to the low temperature of combustion chamber wall during the warm-up period, the flame is quenched rapidly near the walls and piston surface and the air-fuel mixture in the vicinity of the wall does not burn and leave the combustion chamber unburned which increases UHC emissions of internal combustion engines during the warm-up period. In the current study, using MATLAB R2018b software and numerical solution methods, a code is developed based on XU7 engine data to determine the effect of wall temperature on the flame quenching distance. The results showed that by increasing the cylinder wall temperature, flame quenching distance during the engine warm-up period, for two cases of constant and pressure based Peclet number, was decreased by 46 and 22%, respectively. The results also indicated that the flame quenching distance had a downward logarithmic behavior over time, which is the opposite of the thermal behavior of the combustion chamber walls during the engine warm-up period, which is an upward logarithmic behavior