بررسی عددی تاثیر استفاده از دو انژکتور در راهگاه ورودی بر برخی مشخصه‌های احتراقی یک موتور احتراق جرقه‌ای پرخوران

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه علم و صنعت ایران

چکیده

 امروزه، با وجود مزیت­ های استفاده از فناوری تزریق مستقیم در موتورهای احتراق داخلی، این فناوری، همچنان، با چالش­ های مختلفی، نظیر هزینه ­های زیاد توسعه احتراق در این موتورها و آلایندگی، همراه است. این چالش­ ها منجر­به ادامه روند تولید موتورهای تزریق در راهگاه ورودی شده است، به­ طوری که تولید این موتورها در برخی بازارهای بزرگ جهان رو به افزایش است. با توجه به وضع قوانین سختگیرانه مربوط به آلایندگی، موتورهای تزریق در راهگاه ورودی نیازمند بازنگری و استفاده از فناوری­ های نوین است. یکی از فناوری­ های معرفی­ شده برای بهبود عملکرد این موتورها فناوری APFI است. در طرح APFI، با تزریق سوخت در حالت دریچه­ باز، امکان استفاده از مزایای اصلی فناوری تزریق مستقیم با هزینه و چالش کم­تر مهیا می­شود. با توجه به لزوم معرفی و استفاده از فناوری­های جدید در زمینه بهبود عملکرد موتور و کاهش آلایندگی آن، در این پژوهش، به­ بررسی تاثیر استفاده از دو انژکتور در راهگاه ورودی بر میزان خیس­شدگی دیواره، نحوه توزیع سوخت درون محفظه احتراق و توان خروجی موتور پرداخته شده است. مطالعات نشان داد استفاده از این طرح میزان لایه سوخت تشکیل­ شده در سامانه تنفس موتور نسبت به موتور PFI پایه را 75 درصد کاهش می­دهد. از طرفی، توزیع سوخت درون محفظه احتراق و در اطراف شمع کاملا همگن می­شود، که منجربه بهبود فرایند احتراق و افزایش بیشینه فشار محفظه احتراق می­شود. بررسی­ ها نشان داد که عملکرد مطلوب موتور APFI  به ­شدت وابسته به زمان شروع تزریق است. لذا، بهترین زمان تزریق سوخت نیز، به­ عنوان نقطه بهینه کارکرد مشخص شد.
 

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Numerical investigation of the effect of APFI concept on some combustion characteristics of Turbo-Charged SI engine

نویسندگان [English]

  • Arman Rostampour
  • Atieh Safaei Arshi
Iran university of science and technology
چکیده [English]

Using GDI technology has a lot of challenges for automotive manufacturers such as a combustion development so PFI engines have been produced and even, in some markets, their production is increasing. Regarding to the strict emission legislations, PFI engines need improvement and using novel technologies. One of these technologies is APFI concept. This concept could approximately achieve the main advantages of GDI technology by less cost and challenges. In this study, the effect of APFI on the wall wetting, fuel distribution in combustion chamber and output power are investigated. It shows that using this concept could decrease fuel film mass on intake system about 75 percent. In the other hand, fuel distribution in combustion chamber (around spark plug) becomes homogenous which causes improvement in combustion progress and increases in-cylinder peak pressure. Investigations show that the APFI engines are sensitive to the injection timing so the optimum time for start of injection is investigated.

کلیدواژه‌ها [English]

  • APFI
  • Fuel film
  • fuel distribution
  • In-cylinder pressure
  • Port fuel injection

 

  1. A. Y. Watson, R. R. Bates, D. Kennedy, Air Pollution, the Automobile and Public Health, Washington (DC), National Academies Press (US), 1988.
  2. C. Stan, S. Guenther, L. Martorano and C. Tarantino, “Aspects mixture formation angines,” SAE Technical Paper 2000-01-0648, 2000.
  3. S. Ashley, “Attacking GDI engine particulate emissions,” SAE Articles, No. 13624, 2014.
  4. N. Docquier and S. Candel, “Combustion control and sensors, a review, Progress in Energy and Combustion Science, 28, 2002, pp. 107-150.
  5. A. Posselt, A. Mai, M. Leder, R. Salvio and et al., Advanced PFI: the economical, high-performance systems approach,” SAE Technical Paper, 36-0392, 2015.
  6. Gasoline port fuel injection (PFI), with Advanced PFI even more energy-efficient. In: Robert Bosch Website. Available in: http://products.bosch-mobilitysolutions.com/media/en/ubk_europe/db_application/downloads/pdf/antrieb/de_5/pfi_full_ de.pdf. Access in April 2015.
  7. M. Dufour, P. Asselin, B. Lorenzon, Y. Petillon and et all, “Advanced PFI system: twin injector on turbocharged engine,” SAE technical paper, R-2013-06-02.
  8. S. S. Merola, P. Sementa, C.Tornatore and et al, “Effect of fuel film deposition on combustion process in PFI SI engine,” Journal of KONES Powertrain and Technology, 14, No. 3, pp. 395-402, 2007.
  9. T. N. C. Anand and R. V. Ravikrishna, “Modelling of mixture preparation in a small engine with port fuel injection,” Progress in Computational Fluid Dynamics, 12, No. 6, pp. 375-388, 2012.
  10. S. Padala, S. Kook and E. R. Hawkes, “Effect of ethanol port-fuel-injector position on dual-fuel combustion in an automotive-size diesel engine,” Energy & Fuels, 28, No. 1, pp. 340-348, 2013.
  11. Y. Sh. Cheng, K. Deng and T. Li, “Measurement and simulation of wall-wetted fuel film thickness,” International Journal of Thermal Sciences, 49, April 2014, pp. 733-739.
  12. H. Shibata, T. Mizobuchi, M. Iwamuro, A. Koda and et al., “New spray concept development for dual injection system,” SAE Technical Paper 2017-01-0835, 2017.
  13. Converge CFD Software, “Converge Manual-ConvergeCFD 2.3,” Jan. 2016.
  14. A. Rostampour, A. Nassiri, “Numerical investigation of the effect of knock on heat transfer in a turbocharged SI engine,” Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, 137, No. 12, pp. 121502-8, June 2015.
  15. P. K. Senecal, E. Pomraning and K. J. Richards, “Multi-dimensional modeling of direct-injection diesel spray liquid  length and flame lift-off length using CFD and parallel detailed chemistry,” SAE Technical Paper2003-01-1043, 2003.
  16. Y. Luan, N. Henein, and M. Tagomori, “Port-fuel-injection gasoline engine cold start fuel calibration,” SAE Technical Paper 2006-01-1052, 2006.