بررسی تجربی تهیه مخلوط سوخت در موتور احتراق داخلی با استفاده از روش‌های نوری

نویسندگان

چکیده

اهمیت تهیه مخلوط مناسب در موتور احتراق داخلی  بر هیچکس پوشیده نیست و ارزش تهیه مخلوط در کارکرد درست چرخه ترمودینامیکی برای همه محققین مشخص است. مدت کوتاه میان پاشش سوخت و شروع احتراق برای تهیه بهترین مخلوط و آزاد شدن بهینه انرژی و تولید آلاینده، بسیار مهم است. قوانین سخت­گیرانه مربوط به انتشار گازهای گلخانه­ای سبب شده است که محققین موتور به سمت استفاده از سامانه‌های فشار قوی و تزریق مستقیم برای ایجاد بهترین مخلوط سوخت حرکت کنند. شایان ذکر است که کوچک‌سازی موتور منجر به افزایش تأثیر سوخت بر روی هیدروکربن نسوخته  و ذرات دوده در خروجی موتور می‌شود. دانش جامعی از سوخت تزریق شده ، پخش شدن آن در محفظه با شکست های اولیه و ثانویه، تبخیر، اختلاط با هوا و احتراق دیدگاه­های کاملی به محققین داده و در طراحی معماری جدید موتورها کمک شایانی خواهد نمود. روش‌های نوری در توصیف این فرایندها بسیار قدرتمند بوده و در عین حال تداخلی در فرایندهای موتور ندارند. روش­های تصویربرداری و طیف سنجی به ما اجازه می­دهد تا تحولات فیزیکی و شیمیایی سوخت در هنگام تهیه مخلوط را بررسی کرده و  تولید گونه­های اولیه و فرعی را دنبال کنیم. در عین حال مکان­های بالقوه تولید آلاینده در روش‌های نوری به خوبی شناسایی می‌شود. شایان ذکر است که با توسعه این روش در تهیه مخلوط، مجموعه­ای از داده­ها برای شروع و نگاشت کدهای عددی آماده می­شود. در پژوهش حاضر، روش­های نوری برای به تصویر کشیدن انتشار سوخت در یک محفظه حجم ثابت با شرایط شبیه به موتور، به منظور شبیه‌سازی تزریق مستقیم سوخت در موتور ارایه شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Air-fuel Mixture Preparation for Internal Combustion Engines:Optical Techniques for Diagnosis of the Spray Developments

نویسندگان [English]

  • Luigi Allocca
  • Alessandro Montanaro
چکیده [English]

Nobody escapes the importance of the air/fuel mixture preparation in internal combustion engines, whatever is the thermodynamic cycle they work on and the adopted fuel. The short time between the fueling and the start of the combustion is crucial for the best mixture formation and its burning for energy optimization and the pollutant production. The always stringent vehicle emissions rules led engine research toward the use of high-pressures and direct-injection systems for allowing a best atomization/vaporization of the fuel while, as drawback, the downsizing of the combustion system results in increasing of fuel impact on the combustion chamber and cylinder line with HC and particulate matter increase at the exhaust. A complete description of the injected fuel, its spread in the chamber with primary and secondary breakups, the vaporization, the mixture with the air and the combustion are of basic importance to govern the process and help new design architectures. Optical characterization has shown it’s powerful in describing these processes without interfering with their evolution both in stationary and reciprocating devices. Imaging and spectroscopic techniques allow us to follow the physic-chemical transformations of the initial bulk of fuel in the mixture, production of primary and secondary species and individuate the potential sites of pollutant production. Furthermore, the results constitute a data set for initializing and calibrating numerical codes for provisional, results and behavior of diverse injecting systems and at different ambient conditions, and last but not the least inside the engine. In this paper, a tracking shot of optical techniques adopted to depict the fuel spread in a quiescent optical accessible vessel at engine-like conditions is reported for practices of fuel direct injection in engines.

کلیدواژه‌ها [English]

  • IC Engine
  • combustion
  • Optical diagnosis
  • gasoline direct injection liquid/vapor fuel