معادله تجربی برای عمق نفوذ بر حسب زمان و فشار در افشانه تزریق درگاهی موتور بنزینی با استفاده از عکسبرداری تُند از فوارۀ سوخت

نویسندگان

چکیده

چالش‏ هایی که اخیراً برای آلایندگی موتورهای دیزل خصوصاً آلاینده ذرات معلق مطرح شده، موجب شده، تولید این موتورها روند کاهشی در پیش گیرد. این امر موجب شتاب گیری توسعه فناوری‌های جدید برای موتورهای بنزینی تزریق درگاهی و مستقیم شده است. یکی از مهمترین متغیرهای مؤثر بر بازده احتراق، توان و آلاینده‌های خروجی موتور مشخصات فواره سوخت خروجی از افشانه است. در این تحقیق تأثیر فشار پاشش بر عمق نفوذ فواره خروجی از موتور دوسوخته تزریق درگاهی 7EF بررسی شد و معادله تجربی برای عمق نفوذ فواره این موتور پیشنهاد گردید. همچنین تأثیر فشار پاشش بر زوایای مخروطی و جدایش فواره، برای دو نوع افشانه تنفس طبیعی و پرخوران مطالعه شد. روش عکس برداری شیلرین تُند برای به‏دست آوردن مشخصات هندسی فواره استفاده شد. تصاویر حاصل از عکسبرداری، در نرم‌افزار متلب پردازش شده تا عمق نفوذ، زاویۀ مخروط و زاویۀ جدایش فواره به عنوان مشخصۀ هندسی محاسبه شود. به منظور به ‏دست آوردن حد آستانۀ مناسب لبه‏یابی از روش اوتسو بهره گرفته شد. بررسی تغییرات عمق نفوذ با فشار تزریق برای دو نوع افشانه، معادله ‏ای بر حسب زمان و فشار تزریق برای فواره‌های خروجی از افشانه موتور پرخوران و تنفس طبیعی نتیجه داد. این معادله بر حسب زمان و جذر فشار، خطی بود و برای پیش بینی عمق نفوذ فواره‏ های تزریق راهگاهی خطای بیشینه 8.4% را دارد. نتایج همچنین نشان داد نفوذ دو فواره در فشارها و زمان‌های تزریق یکسان دارای اختلاف کمی هستند و زاویۀ مخروط و زاویۀ جدایش فواره‌ها با افزایش فشار تزریق افزایش می‏یابد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

An Experimental formulation for PFI injector penetration length versus time and pressure using high speed spray imaging results

چکیده [English]

Recently, there have been problems with particulate matter pollution in diesel engines and it has reduced production rate of these engines and also, it has accelerated the development of new technologies for PFI and GDI gasoline engines. The spray characteristics has significant impact on the combustion efficiency, power and emissions on internal combustion engines. In This study, effect of injection pressure on the fuel spray penetration, spray cone angle and separation angle has been investigated for EF7 bi fuel engine and an experimental formulation for spray penetration was introduced. The method of Schlieren Imaging method was used to obtain the geometric characteristics of the fuel spray. The images were processed in MATLAB software and the penetration, cone angle and spray separation angle as geometrical properties were calculated. The Otsu method was used to obtain an appropriate edge threshold of image. Investigation of the injection pressure effect on the penetration concluded an experimental formulation for penetration versus time and injection pressure. This equation was linear according to time and square root of injection pressure with maximum error of 8.4%. The penetration of the two fuel sprays (for both injectors tested) had a little difference at the similar pressures and injection times. It was concluded also the cone angle and spray separation angle increased with increasing injection pressure.

کلیدواژه‌ها [English]

  • PFI injector
  • Schlieren Imaging
  • image processing
  • Tip Penetration