تحقیقات موتور

تحقیقات موتور

بهینه‌سازی شکل محفظه احتراقULPC برای یک موتور دیزلی مجهز به سیستم پاشش سوخت ریل مشترک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشگاه صنعتی سهند
2 تحقیق و توسعه شرکت موتورسازان تراکتورسازی تبریز
10.22034/er.2026.2076354.1110
چکیده
بهره‌برداری بهینه از سوخت در موتورهای درون‌سوز نقش مهمی در بهبود اقتصاد سوخت، کاهش آلایندگی و در نتیجه محدودسازی اثرات زیست‌محیطی دارد. در این پژوهش، بهینه‌سازی هندسه محفظه احتراق یک موتور دیزلی ریل مشترک با هدف کاهش مصرف سوخت و آلاینده‌های خروجی، بدون افت توان موتور، مدنظر قرار گرفته است. بدین منظور ابتدا مدل چرخه بسته موتور در نرم‌افزار AVL FIRE توسعه داده شد و در شرایط کاری ۲۰۰۰ دور بر دقیقه مورد صحت‌سنجی قرار گرفت. در فرایند بهینه‌سازی، شاخص‌های ISFC، NOx و Soot به‌عنوان اهداف اصلی تعریف شدند. همچنین پارامترهای هندسی کاسه پیستون با تعیین حدود بالا و پایین، به‌عنوان ورودی الگوریتم بهینه‌سازی چندهدفه (MOGA) مورد استفاده قرار گرفتند. خروجی‌های CFD شامل مقادیر NOx و Soot در هر پیکربندی محفظه، ارزیابی و روند تغییرات آن‌ها در طول فرآیند بهینه‌سازی تحلیل شد. در مجموع ۲۴۰ طرح در چارچوب الگوریتم ایجاد و بررسی شد. از میان پنج طرح منتخب اولیه، دو طرح به دلیل افت توان کنار گذاشته شد. از سه طرح باقی‌مانده، یک طرح نهایی انتخاب گردید که در آن تغییر محسوسی در Soot و ISFC مشاهده نشد؛ ISFC تنها ۰٫۰۵۲ درصد افزایش یافت که تقریباً برابر با حالت پایه است، اما میزان NOx حدود ۲ درصد کاهش پیدا کرد. در نهایت، هندسه‌ای به‌دست آمد که ضمن حفظ مصرف سوخت نزدیک به محفظه پایه، کمترین میزان آلاینده‌های NOx و Soot را تولید می‌کند.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Optimizing the shape of the ULPC combustion chamber for a diesel engine equipped with a common rail fuel injection system

نویسندگان English

Mohammad Malekpoor 1
Rahim Khoshbakhti Saray 1
S.M. Lashkarpour 2
1 Sahand University of Technology
2 R&D of Motorsazan Company
چکیده English

Optimal fuel utilization in internal combustion engines plays a key role in improving fuel economy, reducing emissions, and consequently mitigating environmental impacts. In this study, the combustion chamber geometry of a common-rail diesel engine is optimized with the aim of lowering fuel consumption and exhaust emissions while maintaining the engine’s current power output. For this purpose, a closed-cycle engine model was first developed in AVL FIRE software and validated at an operating speed of 2000 rpm. During the optimization process, ISFC, NOx, and Soot were defined as the main objective functions. The geometric parameters of the piston bowl, with specified upper and lower bounds, were used as inputs to the multi-objective genetic algorithm (MOGA). CFD outputs, including NOx and Soot levels for each design configuration, were evaluated, and the variations of emissions throughout the optimization process were analyzed. A total of 240 design cases were generated by the algorithm. Among the five initially selected designs, two were discarded due to power reduction. From the remaining three designs, one was finally chosen. In this selected case, Soot and ISFC changes were negligible; ISFC increased by only 0.052%, which is almost identical to the baseline, whereas NOx emissions were reduced by approximately 2%. Overall, the optimization process resulted in a piston bowl design that produces the lowest NOx and Soot emissions while maintaining fuel consumption close to that of the baseline combustion chamber.

کلیدواژه‌ها English

Common rail diesel engine
Optimization
combustion chamber
ULPC
MOGA

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 08 اردیبهشت 1405

  • تاریخ دریافت 17 آبان 1404
  • تاریخ بازنگری 28 آبان 1404
  • تاریخ پذیرش 08 اردیبهشت 1405