بهینه سازی شکل محفظه احتراق ULPC برای یک موتور دیزلی مجهز به سیستم پاشش سوخت ریل مشترک

با افزایش نگرانی ها درباره کاهش منابع انرژی سوخت های فسیلی و نگرانی های محیط زیستی بهینه سازی موتورها به یکی از موضوعات مهم تبدیل شده است. بهره برداری بهینه از سوخت در موتور می تواند به بهبود اقتصاد سوخت، کاهش آلاینده ها و به تبع آن به کاهش اثرات سوء بر محیط زیست بیانجامد. تحقیقات و مطالعات بسیاری در زمینه بهینه سازی شکل محفظه احتراق و پارامترهای پاشش در موتور به منظور کاهش مصرف سوخت، بهبود عملکرد و کاهش آلایندگی آنها انجام شده است. این مطالعه با هدف بهینه سازی شکل محفظه احتراق یک موتور دیزلی ریل مشترک به منظور کاهش مصرف سوخت و آلاینده های خروجی با حفظ توان فعلی موتور انجام شده است. در این راستا، در ابتدا مدل چرخه بسته موتور در محیط نرم افزار AVL Fire توسعه و در شرایط کارکردی ۲۰۰۰ دور بر دقیقه صحه گذاری گردید. در طول این مطالعه مقادیر NOx، ISFC و Soot، به عنوان مقادیر هدف در برنامه بهینه سازی تعریف شدند. به عنوان ورودی بهینه سازی پارامترهای هندسه کاسه پیستون در الگوریتم بهینه سازی چند هدفه (MOGA) با تعریف مقادیر بیشینه و کمینه نسبت به حالت پایه استفاده شد. در طول بهینه سازی نتایج NOx و Soot به عنوان خروجی های شبیه سازی CFD مورد ارزیابی و تغییرات مقادیر آلاینده های طرح های مختلف در طول بهینه سازی مورد بررسی قرار گرفت. ۲۴۰ آزمایش در الگوریتم برای بهینه سازی ایجاد شد. پنج طرح از الگوریتم بهینه ساز به دست آمد که دو طرح بهینه پیشنهادی به دلیل کاهش توان مدنظر قرار نگرفت. از بین سه طرح باقی مانده یک طرح انتخاب شد که کاهش Soot و ISFC در این طرح محسوس نبود و ISFC به میزان ۰٫۰۵۲ درصد افزایش یافت که نزدیک به حالت پایه بود ولی NOx تولیدی به میزان ۲ درصد کاهش یافت. بنابراین، در نتیجه بهینه سازی طرحی با کمترین مقدار آلاینده Soot، NOx و مصرف سوخت نزدیک به محفظه پایه از طرح های کاسه پیستون به دست آمد.

Keywords:

موتور دیزلی ریل مشترک , بهینه سازی , محفظه احتراق , ULPC , الگوریتم ژنتیک , MOGA