شبیه‌سازی عددی اثر شرایط پاشش سوخت بر مشخصات اسپری‌های دیزل و بنزین در یک موتور اشتعال تراکمی تزریق مستقیم

در این مقاله شبیه سازی عددی تزریق سوخت های دیزل و بنزین درون یک محفظه حجم ثابت تحت شرایط کاری یک موتور اشتعال تراکمی با نرم افزار اپن فوم انجام شده است. به منظور بررسی امکان استفاده از بنزین به جای دیزل برای افزایش بازده حجمی موتور اشتعال تراکمی و کاهش آلودگی هوا، مشخصات اسپری های دیزل و بنزین تحت فشارهای پاشش 40 و 80مگاپاسکال و همچنین دماهای 243، 273 و 313کلوین بررسی شده است. نتایج شبیه سازی با داده های تجربی حاصل از روش های عکس برداری سریع، مقایسه شده اند. نتایج نشان می دهند که تحت شرایط یکسان، عمق نفوذ بخار هر دو سوخت تقریباً مشابه است. همچنین به دلیل فراریت کمتر سوخت دیزل نفوذ مایع آن در فشارهای 40 و 80مگاپاسکال به ترتیب به میزان 7 و 9میلی متر بیشتر از بنزین مشاهده شده است و همین ویژگی فراریت بیشتر بنزین برای اطمینان از زمان کافی برای تشکیل مخلوط یکنواخت سوخت و هوا در موتورهای اشتعال تراکمی استفاده می شود. علاوه بر این کاهش دمای سوخت از 313 به 243کلوین موجب افزایش نفوذ مایع بنزین و دیزل به ترتیب به میزان 12 و 10میلی متر و کاهش نرخ تبخیر شده است که موجب تشکیل مخلوطی غیریکنواخت می شود و در نتیجه باعث افزایش هیدروکربن های سوخته نشده و آلایندگی می شود.

Numerical Simulation of the Effect of Fuel Injection Condition on the Diesel and Gasoline Spray Characteristics in a Direct Injection Compression Ignition Engine

In this paper, the numerical simulation of the diesel and gasoline fuels injection in a constant volume chamber is conducted under the operating conditions of a compression ignition engine with openFoam software. In order to check out the possibility of using gasoline instead of diesel to increase the volumetric efficiency of the compression ignition engine and reduction air pollution, the spray characteristics of the gasoline and diesel under injection pressures of 40 and 80MPa, as well as temperatures of 243, 273 and 313K, is investigated. The simulation results are compared with the experimental data derived from fast imaging techniques. The results show that under the same conditions, the vapor penetration length for the two fuels is approximately equal. Also, due to the lower volatility of the diesel fuel, its liquid penetration length in 40 and 80MPa injection pressure was found to be 7 and 9 mm higher than gasoline, respectively, and high volatility of gasoline leads to enough time to make air and fuel mixtures in compression ignition engine. In addition, the reduction in fuel temperature from 313K to 243K resulted an increase in the penetration of gasoline and diesel liquids by 12 and 10 mm, respectively, and decrease in the evaporation rate, which causes a nonhomogeneous mixture and an increase in unburned hydrocarbons and emissions.