لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

1در این مقاله، به بررسی تاثیر افزودن مخلوط آب و متانول به سوخت و تاثیر آن بر عملکرد و آلایندگی موتور EF7 توربوشارژ (TC) پرداخته شده است. به این منظور، ابتدا با استفاده از GT Power  موتور مورد نظر شبیه سازی و پس از اعتبار سنجی با  سوخت بنزین، مخلوط آب و متانول با نازل وارد مدار شده و سپس نتایج، مورد بررسی قرار گرفته است. در این مقاله پس از شبیه سازی موتور به شبیه سازی نازل پاشش مخلوط آب و متانول پرداخته شده است که این مخلوط در سه حالت 50% آب %50 متانول، 25 %آب 75% متانول و 75% آب و 25% متانول شبیه سازی شده است. اصلی ترین نوآوری این تحقیق شبیه سازی پاشش مخلوط آب و متانول به منظور بهبود کیفیت احتراق است که نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهد، دما به میزان قابل توجهی در نقاط مختلف کاهش پیداکرده است. همچنین در این مدل به بررسی کوبش(knock) ،آلایندگی های اکسیدهای نیتروژن (NOx) ، مونوکسیدکربن (CO)، دی اکسیدکربن (CO2)، نیتروژن مونوکسید(NO) و پارامتر های عملکردی مشابه که با اضافه شدن آب و متانول تغییر داشته اند، پرداخته شده است.

در این تحقیق، یک مدل عددی در نرم افزار فایر (Fire) برای مطالعه احتراق و پاشش سوخت در استوانه (Cylinder) یک نمونه موتور اشتعال جرقه ای با پاشش مستقیم گاز طبیعی فشرده استفاده شده است. تحقیق به دو بخش مختلف تقسیم شده است. در بخش اول، پاشش سوخت گازی از طریق یک افشانه تک سوراخه در پنج نوع هندسه مختلف برای محفظه احتراق مطالعه شده و خواص پاشش سوخت در این حالت ها به دست آمده است. با استفاده از تحلیل های کمی و کیفی در مورد شکل مناسب محفظه احتراق برای کارکرد موتور در حالت پاشش مستقیم بحث شده و در انتها بهترین شکل هندسه انتخاب شده است. در بخش دوم، با استفاده از هندسه انتخاب شده بر روی زمان بندی جرقه و محل شمع، به عنوان دو متغیر بسیار مهم، مطالعات احتراقی صورت گرفته است. پنج حالت مختلف برای قرارگیری شمع در نظر گرفته شده و ایده استفاده از دو شمع نیز بررسی شده است. بهترین نتایج احتراقی مربوط به حالتی بوده که در آن از دو شمع استفاده شده است. در پایان، با درنظر گرفتن بهترین محل برای شمع، اثر زمان بندی جرقه نیز مطالعه شده است. نتایج حل احتراق نشان می دهد، برای بهترین خواص احتراقی، جرقه می بایست در 50 درجه قبل از نقطه مرگ بالا صورت گیرد.

دوره تاخیر اشتعال بر اشتعال های بعدی، عملکرد و کارآیی موتور نقش بسزایی دارد. تعیین طول این دوره همواره از مشکلاتی بوده که در کنترل احتراق و طراحی موتور وجود داشته است. با استفاده از یک موتور کوچک دیزلی پاشش مستقیم در قالب طرح آزمایش کامل فاکتوریل اثر پارامترهای کاری موتور مانند دور در 5 سطح، بار 4 سطح و زمان پاشش سوخت در 5 سطح انجام گرفت. در این تحقیق پارامترهای احتراق موتور مانند دمای داخلی سیلندر، نرخ حداکثر گرمای آزاد شده، فشار حداکثر، نرخ فشار حداکثر و شتاب فشار حداکثر سیلندر بر تاخیر اشتعال استاتیکی و دینامیکی اندازه گیری شدند. دمای داخلی سیلندر، دور موتور و نرخ حداکثر گرمای آزاد شده بیشترین تاثیر را بر تاخیر اشتعال داشتند. پارامترهای بار، فشار حداکثر، نرخ فشار حداکثر و شتاب فشار حداکثر تاثیر معنی داری بر تاخیر اشتعال نداشتند. تجزیه و تحلیل رگرسیون تک متغیره نشان داد که پارامترهای درجه حرارت، نرخ حداکثر گرمای آزاد شده، سرعت موتور و زمان پاشش سوخت بیشترین همبستگی را با تاخیر اشتعال دارند. در این تحقیق مدل های ریاضی تاخیر اشتعال دینامیکی و استاتیکی تک متغیره و چند متغیره بر حسب پارامترهای درجه حرارت، سرعت موتور و حداکثر گرمای آزاد شده به دست آمد. بهترین مدل ارایه شده مدل تاخیر اشتعال استاتیکی با ضریب همبستگی 0.90 و حداکثر خطای 1.32 ms است. آزمون های کفایت مدل نشان می دهد که مدل به دست آمده کاملا خطی بوده و تک تک پارامترها نقش موثری در مدل دارند. این مدل جدید بوده و به نظر می رسد مدل های ارایه شده بوسیله محققان قبلی نسبت به مدل به دست آمده، تاخیر اشتعال را در موتورهای دیزلی کوچک با سوخت پاشش مستقیم دقیق پیش بینی نمی کند.

سیستم سوخت رسانی و کنترل اختلاط سوخت و هوا از چالش های اساسی محققان موتورهای اشتعال جرقه ای بوده است. مدیریت در کیفیت مخلوط و اقتصاد سوخت سبب تعویض سیستم های کاربراتوری به انژکتوری شده است. موقعیت آغاز پاشش و طول پاشش سوخت روی عملکرد موتور نقش مهمی دارد. در کار حاضر از یک موتور تک سیلندر پژوهشی با قابلیت تنظیم زمان بندی جرقه که به یک سیستم سوخت رسانی پاشش راهگاهی با قابلیت تنظیم موقعیت آغاز پاشش و طول زمان پاشش بنزین مجهز است استفاده شد. نسبت تراکم، سرعت موتور و موقعیت آغاز پاشش به ترتیب به 8، 1800rpm و نقطه مرگ بالای تنفسی تنظیم شد. طول پاشش و زمان بندی جرقه طوری میزان شد که در نسبت هم ارزی (سوخت به هوا) 0.9 حداکثر گشتاور خروجی حاصل شود. با تثبیت آن ها، موقعیت آغاز پاشش در بازه 180- تا 180 درجه نسبت به مرگ بالای تنفس با گام 30 درجه تغییر داده شد. برای هر یک از آن ها تغییرات فشار سیلندر 500 سیکل پشت سرهم ثبت و ذخیره شد. نتایج حاصله نشان داد که پراکندگی داده های فشار موثر متوسط اندیکه (imep) برای حالت های با موقعیت آغاز پاشش سوخت بعد از مرگ بالای تنفسی بیشتر از حالت های با موقعیت آغاز پاشش قبل از مرگ بالای تنفسی بود. همچنین مقادیر میانگین imep و قله فشار و ضرایب تغییر آن ها با موقعیت آغاز پاشش سوخت تغییر کرد و برای حالت هایی که پراکندگی داده های imep بیشتر بود مقادیر میانگین imep بزرگ تر و میانگین isfc کوچکتر ظاهر شد.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

در این مقاله، میزان رفتگی الکترودها و افزایش دهانه شمع ها، بعد از آزمون های دوام اندازه گیری شد. سپس، ولتاژ مورد نیاز جرقه و کیفیت جرقه زنی تمامی شمع ها در سامانه آزمون قطعه ای شمع، بررسی گردید. بر اساس اندازه گیری ها، با افزایش ساعت کارکرد، دهانه شمع ها افزایش می یابد؛ بطوری که میزان افزایش دهانه، بعد از 189 و 281 ساعت کارکرد، بترتیب 2 و 4.4 برابر میزان افزایش دهانه برای شمع هایی با 80 ساعت کارکرد می باشد. اندازه گیری ولتاژ مورد نیاز جرقه نشان می دهد که با افزایش فشار، ولتاژ مورد نیاز جرقه افزایش پیدا می کند؛ بطوری که در هنگام استفاده از شمع های نو با افزایش فشار از 1 به 9 بار، ولتاژ مورد نیاز جرقه 2 برابر افزایش پیدا می کند. بر اساس نتایج آزمون ها، افزایش ساعت کارکرد شمع منجر به افزایش رفتگی الکترودها و در نتیجه افزایش ولتاژ مورد نیاز شده است. این پدیده، تاثیر منفی بر کیفیت جرقه زنی داشته است. بررسی نتایج نشان می دهد که با افزایش 20 درصدی دهانه شمع، ولتاژ مورد نیاز در فشار 5 بار بیش از 11 درصد افزایش یافته است. مقایسه نتایج اندازه گیری رفتگی الکترودها و ولتاژ بین شمع های نو و کارکرده نشان می دهد که علاوه بر افزایش دهانه شمع، رسوبات سطح الکترودها در شمع های کارکرده می تواند سبب افزایش ولتاژ مورد نیاز جرقه شود.

سوخت گاز طبیعی فشرده به عنوان هیدروکربنی که احتراق آن کمترین آلودگی خروجی را دارد، برای کاربرد در موتورهای احتراق داخلی بسیار مورد توجه است. در این میان نقش انژکتور گاز در پخش سوخت در منیفلد هوای موتور و ورود آن به سیلندر در هنگام فرآیند مکش و تشکیل مخلوط، اهمیت بسیار دارد. در این مقاله تلاش شده تا اثر راستای پاشش روی تشکیل مخلوط داخل سیلندر یک موتور اشتعال جرقه ای بررسی شود. ابتدا یک موتور اشتعال جرقه ای با پاشش سوخت گاز با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی در یک سیکل کامل شبیه سازی شده و سپس اعتبار سنجی نتایج فشار داخل سیلندر و جرم هوا و سوخت داخل سیلندر در زمان بسته شدن سوپاپ هوا، انجام شده است. در نهایت اثر راستای انژکتور گاز روی مقدار سوخت و هوای وارد شده به محفظه احتراق، نسبت لامبدا، انرژی جنبشی توربولانسی و توزیع نسبت تعادلی داخل سیلندر بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که هر چند راستای انژکتور گاز تاثیر قابل توجهی روی فرآیند تشکیل مخلوط داخل سیلندر در زمان جرقه شمع ندارد ولی باعث کاهش عدد چرخش جریان داخل سیلندر می شود.