نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری مهندسی مکانیک، دانشگاه سیستان و بلوچستان

2 دانشیار گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه سیستان و بلوچستان

3 استاد گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه سیستان و بلوچستان

چکیده

پارامترهای سیستم پاشش سوخت، نقش بسزایی را در فرآیند احتراق و در نتیجه مصرف سوخت و آلاینده‌های خروجی دارند. به همین دلیل در این مطالعه، بطور جامع با اعمال تغییرات در شاخصه های مختلف سیستم پاشش سوخت نظیز زمان شروع و بازه تزریق سوخت، هندسه نازل، تعداد و قطر سوراخ نازل و همچنین زاویه و فشار پاشش سوخت، به بررسی بهینه عملکرد و آلاینده‌ها در یک موتور دیزلی تزریق مستقیم پرداخته شده و در نهایت بهینه ترین حالت ممکن از دیدگاه کاهش آلاینده‌ها و همچنین کاهش مصرف سوخت، بیان شده است. برای ارزیابی نتایج حاصل از شبیه سازی، مقدار بیشینه فشار تجربی و زاویه رخداد آن با مقدار حاصل از حل عددی مقایسه شده است. در کنار این پارامتر، مقادیر تجربی آلاینده های NOx و soot و همچنین مصرف سوخت ویژه ترمزی، با مقادیر تئوری مقایسه شده است. این مقایسه ها نشان می دهند که تطابق خوبی بین نتایج حاصل از حل عددی و نتایج تجربی وجود دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

The Effect of Variations in Fuel Injection System Characteristics for Optimization of Performance and Emissions in DI Diesel Engines

نویسندگان [English]

  • A Zarenezhad 1
  • A Hosein Nezhad 2
  • S Farahat 3

چکیده [English]

Parameters of fuel injection system, play an important role in the combustion process and, consequently, fuel consumption and emissions output. Therefore, in this study, the effects of various parameters such as Injection timing, injection during, the geometry of the injector, (the injector orifice diameter), Spray cone angle and fuel injection pressure on the performance and emissions of a DI marine diesel engine have been investigated. To evaluate the results of simulation, the maximum In-cylinder pressure has been compared with experimental data. In addition to this parameter, the experimental values of NOx, soot and brake specific fuel consumption (BSFC) have been compared with simulated results. The results of simulation show that the good agreement with experimental data.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Fuel injection
  • Pollutants Emission
  • Bsfc

[1] Shimada, T., Shoiji, T., and Takada, Y., “The Effect of Fuel Injection Pressure on Diesel Engine Performance”, SAE Transactions Journal of Engines, Vol.98, No.3, pp.1-12, 1989.

[2] Pierpont, D. A., and Reitz, R. D., “Effect of Injection Pressure and Nozzle Geometry on D.I. Diesel Emission and Performance”, Diesel Engine Combustion Processes, SAE Transactions: Journal of Engines, Vol.104, No.3, pp.1-12, 1995.

[3] Shundoh, S., Kakegawa, T., and Tsujimura, K., “The Effect of Injection Parameters and Swirl on Diesel Combustion with High Pressure Fuel Injection”, SAE Transactions – Engines, Vol.100, No.3, pp.1-16, 1991.

[4] Peng, Z., and Mobasheri, R., “CFD Modeling of the Effects of Injection Timing on the Combustion Process and Emissions in an HSDI Diesel Engine”, Internal Combustion Engine Division Spring Technical Conference, pp.775-783, May 2012.

[5] CFD AVL FIRE Software, “Help of CFD AVL FIRE Software, Part:CFD Solver”, 2008.

[6] Spalding, D. B. “Combustion and Mass Transfer. Oxford: Pergamon Press”, Chemie Ingenieur Technik, Vol.52, No.1, p.87, 1979.

[7] CFD AVL FIRE Software, “Part: Species Transport”, 2008.

[8] Magnussen. B. F., and Hjertager. B. H., “On Mathematical Modeling of Turbulent Combustion with Special Emphasis on Soot Formation and Combustion”, 16th International Symposium on Combustion. Pittsburgh: The Combustion Institute, Vol. 16, No.1, pp.719-729, 1977.

[9] Halstead. M., Kirsch. L., and Quinin. C., “The Auto Ignition of Hydrocarbon Fueled at High Temperatures and Pressures–fitting of a Mathematical Model”, Combustion and Flame, Vol. 30, pp.45-60, 1977.

[10] CFD AVL FIRE Software, “part:combustion”, 2008.

[11] Patterson. M. A, and Reitz. R. D., “Modeling the Effect of Fuel Spray Characteristic on Diesel Engine Combustion and Emission”, Advances in Multi-Dimensional Modeling, SAE Transactions - Journal of Engines, Vol.107, No.3, pp.1-19, 1998.

[12] CFD AVL FIRE Software, “part:spray”, 2008.

[13] Dukowicz. J. K., “Quasi-Steady Droplet Change in the Presence of Convection”, Los Alamos, New. Mexico, USA: Los Alamos Scientific Laboratory, Informal report, 1997.

[14] Naber. J. D., and Reitz. R. D., “Modeling Engine Spray/Wall Impingement”, SAE Transactions Journal of Engines, Vol.97, No.6, 1988.

[15] Lavoie. G. A., Heywood. J. B., and Keck. J. C., “Experimental and Theoretical Study of Nitric Oxide Formation in Internal Combustion Engines”, Combust Science Technology, Vol.1, pp.313–326, 1970.

[16] Hiroyasu. H., and Nishida. K., “Simplified Three-Dimensional Modeling of Mixture Formation and Combustion in a DI Diesel Engine”, SAE Transactions Journal of Engines, Vol.98, No.3, pp.1-21, 1989.

[17] Patankar. S. V., and Spalding. D. B., “A Calculation Procedure for Heat, Mass and Momentum Transfer in Three-Dimensional Parabolic Flows”, International Journal of. Heat Mass Transfer, Vol.15, pp.1787-1806, 1972.