شبیه‌سازی عددی احتراق و انتخاب الگوی بهینه پاشش‌های چند مرحله‌ای سوخت بر روی عملکرد و آلایندگی در موتور دیزل سنگین ملی d-87

امروزه موتورهای دیزلی به دلیل مصرف سوخت کمتر، دوام و نیز کاربری روزافزون مورد توجه سازندگان و محققان می‌باشند. از مشکلات اولیه موتورهای دیزلی تولید عمده آلاینده‌های اکسیدهای نیتروژن و دوده و رفتار مصالحه ای بین آنها می‌باشد. با وجود روش‌های مختلقی که برای کاهش این دو آلاینده ارائه شده است. تقابل رفتاری این دو آلاینده نسبت به‌هم، مشکل اساسی در کاهش مقدار آن‌ها در گازهای خروجی موتور می‌باشد. لذا در کار حاضر پارامترهای عملکردی و آلایندگی موتور دیزلی پاشش مستقیم d87 با بکارگیری پاشش دومرحله‌ای سوخت و انتخاب الگوی بهینه پاشش به‌منظور کاهش همزمان آلاینده‌های دوده و اکسیدهای نیتروژن بررسی شده است. شبیه‌سازی ‌های انجام‌شده به دو بخش تقسیم‌شده است. در بخش اول، تاثیر نسبت‌های مختلف جرم سوخت در هر یک از مراحل پاشش و در بخش دوم، تاثیر طول دوره مکث بین دو مرحله پاشش بر عملکرد و آلاینده‌های خروجی موتور مورد بررسی قرارگرفته است. نتایج حاصل نشان می‌دهد چنانچه قسمت اعظم سوخت در پالس دوم و با مکث زمانی زیاد بین دو مرحله، پاشیده شود، افت فشار داخل سیلندر افزایش یافته و در نتیجه توان ترمزی موتور افت کرده و نهایتا مصرف سوخت ویژه ترمزی افزایش خواهد یافت. بنابراین حالت بهینه آن است که قسمت اعظم سوخت در مرحله اول تزریق شود. در فرایند پاشش دومرحله‌ای باوجود کاهش دمای بیشینه احتراق به دلیل افزایش دوره پاشش سوخت، آلاینده دوده در محدوده امن قرار دارد. لذا می‌توان مبنای انتخاب نقطه بهینه را علاوه بر رفتار مصالحه آلاینده‌های اکسید نیتروژن و دوده، بر اساس رفتار مصالحه بین منحنی‌های عملکردی و آلاینده اکسیدهای نیتروژن نیز در نظر گرفت.

Numerical simulation of combustion and choosing the optimum model of multiple fuel injections on performance and emissions in D87 diesel engine

The aim of this paper is studying performance parameters and pollutant emissions on D87 diesel engine and simulation of multiple injections process and choosing the optimum pattern of its for simultaneous reduction of soot and NOx. The simulations are divided into two parts. In first part the effect of different ratio of fuel mass in each of the injection pulse is studied and in the second part the effect of pause period length between injection pulses on engine performance and emissions will be studied. The results show that, if the majority of fuel injected in the second pulse with the large dwell time between them, increased incylinder pressure and thus the engine brake power losses and eventually brake specific fuel consumption increases. Therefore, it is optimal that the majority of fuel injected at the first pulse. In the multiple fuel injection process, despite decreasing maximum combustion temperature because of increasing the fuel injection period, the soot pollutant is in safe range; therefore the basis for selecting optimal point is based on trade off between NOx and soot pollutants diagram, in addition will be considered based on the behavior curves compromise between performance and NOx.