مقاله مهندسی اتومبیل سازی و موتور احتراق

عنوان مقاله : مهندسی اتومبیل سازی

فهرست بخشهای عمده:

مقدمه

مرور کلی

منافع بالقوه اصلی: موتور GDI در مقابل موتور PFI

دینامیکهای ترکیب داخل سیلندر و هندسه محفظه احتراق

ساختار جریان

ترکیب هوا- سوخت

---------------------

بررسی سیستم سوخت و موتور احتراق اتومبیل

مقدمه

مهندسی اتومبیل سازی با تأکید رو به افزایش بر دستیابی به پیشرفتهای اساسی در اقتصاد سوخت اتومبیل ، در تلاش جهت ارائه موتورهایی هستند که مصرف موقت ویژه ترمز (BSFC) را افزایش داده و می توانند از شرایط و نیازهای انتشار شدید آینده تبعیت کنند. BSFC و اقتصاد سوخت، موتور گازوئیلی، تزریق مستقیم (CIDI) و موتور دیزلی، بر BSFC و اقتصاد سوخت موتور احتراق جرقه ای (Spark-ignition) که سوخت آن از طریق مجرا و دهانه موجود در آن تزریق می شود، ارجحیت دارد، دلیل این امر، عمدتاً استفاده از نسبت تراکم بسیار بالاتر و عمل غیر کنترلی می باشد. بنابراین، موتور دیزلی، عموماً صدا و سطح پارازیت بالاتر، دامنه سرعت محدودتر، قابلیت راه اندازی کاهش یافته و انتشارات Nox بالاتری را نسبت به موتور احتراق جرقه ای (SI) از خود نشان می دهد. در طول دو دهه گذشته، تلاش هایی در جهت ارائه موتور احتراق درونی در مورد کاربردهای اتومبیل سازی صورت گرفته است که بهترین ویژگیهای موتورهای SI و دیزی را با هم ترکیب کند. هدف از این کار، ترکیب نیروی ویژه موتور گازوئیلی با کارایی و بازده موتور دیزلی در بخشی از بار بوده است. چنین موتوری ، BSFC را ارائه می دهد که به BSFC موتور دیزلی نزدیک بوده و در عین حال، ویژگیهای عملی و بازده قدرت ویژه موتور SI را محفوظ می دارد.

تحقیق، نشان داده است که کاندید نوید بخش برای دستیابی به این هدف، یک موتور احتراق جرقه ای ، چهار ضربه ای، تزریق مستقیم است که ترکیب ورودی را جهت کنترل بار خفه نمی کند. در این موتور، یک ستون ابری شکل اسپری سوخت، مستقیماً به سیلندر تزریق می شود، و ترکیب هوا - سوخت با یک ترکیب قابل احتراق در پلاتین و مولد جرقه و در زمان احتراق ، ایجاد می شود. این نوع موتور، بعنوان یک موتور تزریق مستقیم، شارژ لایه ای (DISC) طراحی می شود. این نوع موتور، عموماً؟؟ بسیاری در مورد سوختهای دارای عدد اکتان و اندیس حرکت پذیری پائین تر را از خود بروز می دهند، و بخش چشمگیری از کار اولیه در مورد موتورهای طرح اولیه DISK بر قابلیت چندسوختی متمرکز بود. توان خروجی این موتور، به شیوه ای مشابه با توان خروجی موتور دیزلی، با تغییر میزان که به سیلندر تزریق می شود، کنترل می گردد. هوای القایی (مکشی) خفه نمی شود بنابراین به حداقل رسانی کار منفی حلقه پمپاژ چرخه، مورد توجه قرار می گیرد. موتور، با استفاده از کلید جرقه جهت احتراق سوخت و ترکیب با هوا، موجبات احتراق مستقیم را فراهم می آورد، بنابراین از بسیاری از شرایط و نیازهای کیفیت احتراق احتراق اتوماتیک را که مربوط به سوختهای موتور دیزلی هستند، اجتناب می کند. بعلاوه، به وسیله تنظیم کلید جرقه و انژکتور سوخت، ممکن است کل عمل ترکیبات سوختنی بسیار زیاد بدون مواد قابل احتراق کافی حاصل شود، و یک BSFC افزایش یافته به بار آید.

...

دینامیکهای ترکیب داخل سیلندر و هندسه محفظه احتراق

ساختار جریان

میدان جریان داخل سیلندر موقتی که د طول حرکت ضربات تراکم دو رود یک موتور GDL ارائه می شود، یکی از عوامل اصلی در تعیین قابلیت اجرا پذیری عملی سیستم می باشد. بزرگی مولفه های متوسط حرکت و تغییرات ناشی از آنها در کل چرخه، از اهمیتی برخوردار هستند که با بزرگی مولفه های متوسط حرکت سیستم تزریق سوخت، قابل قیاس می باشد. در یک مقیاس میکروسکوپی، سطح بالای آشفتگی، برای افزایش و ارتقای پروسه ترکیب هوا- سوخت، لازم است؛ اما جریان انبوه

(bulk flow) یا میانگین تحت کنترل. عموماً برای تثبیت یک ترکیب لایه ای مورد نیاز می باشد. در مورد موتورهای CSL بدیهی است که نوسانات سرعت آشفتگی نزدیک به نقطه مرگ بالایی (TDC) در تراکم می تواند این بزرگی را به صورت سرعت میانگین کسب کند. و بدیهی است که حمل و نقل انتقالی و حمل و نقل انتشاری آشفته می توانند دارای تاثیر معادلی در تعیین وضعیت اولیه پروسه احتراق باشند. مثدار صحیح نوشان تجمع ترکیب در داخل محفظه احتراق می تواند به بزرگی مقدار صحیح نوسان سرعت باشد. این امر منجر به نوسانات شدید تجمع در یک نقطه ثابت مثل محل پلاتین مولد جرقه می شود که این امر نیز می تواند منجر به بروز مشکلاتی در بدست آوردن یک هسته مشتقل و ثابت گردد.

چهار ویژگی تحت کنترل اصلی در مورد میدان جریان داخل سیلندر وجود دارد، مولفه های جریان متوسط، ثبات جریان متوسط، چرخش آشفته موقت در طول ضربه تراکم، و سرعت متوسط نزدیک به پلاتین مولد جرقه در زمان احتراق. در مورد احتراق متجانس در مورتور SL، ترکیب شدت آشفتگی بالا و سرعت متوسط پائین در پلاتین مولد جرقه، مطلوب می باشد. این امر، عموماً در مورد موتورهای PFL حاصل می شود و همین طور در مورد موتورهای GDL که منحصراً به حالت تزریق اولیه عمل می کنند.

...