بهينه يابي غلظت اكسيژن اضافه و زمان جرقه زني به منظور بهبود عملكرد موتور XU7

Optimization of Excess Oxygen and Spark Timing to Improve the XU7 Engine Performance

در اين تحقيق، براي درك بهتر اثر افزايش غلظت اكسيژن در موتورهاي احتراق داخلي، از شبيه سازي عددي موتور XU7 در نرم افزار GT-Power استفاده شده است. نتايج حاصل از شبيه سازي افزايش حدود 8 درصدي گشتاور و توان، و كاهش حدود 7 درصدي ميزان مصرف سوخت ترمزي را در 23 درصد حجمي اكسيژن افزوده شده نشان مي دهد. تنها اثر نامطلوب اين تغيير افزايش اكسيدهاي ازت مي باشد. به-منظور كاهش اكسيدهاي نيتروژن خروجي، يك متغير زماني مناسب انتخاب شد كه بتواند اين اثر را تعديل كرده و گشتاور و توان افزوده-شده را بيش از حد كاهش ندهد. پس از انتخاب متغير زماني مناسب، به منظور يافتن مقادير بهينه اكسيژن و متغير زماني موردنظر كه در اينجا زمان جرقه زني است، از اتصال GT-Power با Simulink-MATLAB و همچنين ابزار شبكه هاي عصبي نرم افزار MATLAB استفاده شد. هدف گذاري بهينه سازي روي كاهش 50 درصدي ميزان اكسيدهاي نيتروژن نسبت به حالت غني سازي شده با 23 درصد حجمي اكسيژن و افزايش 5 درصدي توان نسبت به حالت بدون غني سازي، پايه ريزي شد. مكانيزم طراحي شده قادر است با توجه به هدف گذاري فوق، ورودي هاي موردنظر (اكسيژن افزوده شده و زمان جرقه زني) را بهينه نمايد.

To investigate the effect of oxygen enrichment in internal combustion engines, we used GT-POWER code to simulate the XU7 engine. The result show an increase of %8 in power and torque, and a decrease of %7 in brake fuel consumption for %23 volumetric excess oxygen. However, the increase of NOX is the only undesired side effect. To reduce exhaust NOX a convenient time variable is selected which can modify this effect, while prevents too much reduction in excess power and torque. Spark timing is chosen as tha mentioned time variable. To optimize oxygen amount and spark timing, we link GT-POWER and SIMULINK-MATLAB as well as neural network toolbox of MATLAB. The target of optimization is %50 reduction in NOX with respect to %23 volumetric oxygen enrichment case and %5 increment in power with respect to natural aspiration case. The designed algorithm is capable of optimizing excess oxygen and spark timing.