بررسی تاثیر شکل کاسۀ پیستون و زاویۀ پاشش بر احتراق و شکل گیری آلاینده هادر یک موتور دیزل سنگین

موتورهای احتراق داخلی همواره به عنوان یکی از اصلی ترین منابع تولید گازهای آلاینده محیط زیست مطرح بوده اند. با توجه به افزایش شدت محدودیت های آلایندگی در آینده و کمبود منابع انرژی، سازندگان موتورهای احتراق داخلی مجبورند تا به طور پیوسته روشهای آماده سازی مخلوط احتراقی را بهبود دهند تا آلاینده های موتور و همچنین مصرف سوخت را کاهش دهند. با توجه به این مهم، نیاز به ابزارهای تحلیلی جدیدی در زمینه پدیده احتراق بیش از پیش احساس می شود. یکی از این ابزارهای قدرتمند، دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) می باشد، که به کمک آن می توان عملکرد موتور را پیش بینی کرد. کدها و نرم افزارهای محاسباتی، معادلات دیفرانسیل جزئی بقاء جرم، اندازه حرکت، انرژی و دیگر معادلات جانبی را برای فرایندهای موتور حل می کنند. این معادلات جانبی شامل فرآیندهایی از پاشش سوخت تا خروج دود را شامل می شود. پس از پاشش، سوخت در اثر برخورد با جریان گاز با سرعت بالا دچار جدایش شده و به قطرات ریز تبدیل می شود. این قطرات ریز تبخیر شده و با هوا مخلوط می گردد. در بعضی از نقاط که مخلوط به محدوده شعله وری رسید، بعد از طی مدت زمان کوتاهی بطور ناگهانی مشتعل می گردد. فرایند اشتعال شامل دو مرحله احتراق مخلوط پیش آمیخته و احتراق مخلوط کنترل شده است. توصیف این فرآیند ها نیازمند یک فهم درست از دینامیک پاشش و اختلاط و سینتیک احتراق خواهد بود. در طراحی موتور دیزل برای دستیابی به حداکثر توان بدون افزایش آلاینده های مضر، انطباق دقیق شکل محفظۀ احتراق، حرکت جریان هوای ورودی به محفظۀ احتراق و پاشش سوخت مورد نیاز می باشد. در مقالۀ حاضر دو هندسه با سه زاویۀ پاشش متفاوت مورد بررسی قرار گرفت. با افزایش زاویۀ پاشش، فشار و دمای داخل سیلندر افزایش می یابد. این افزایش دما و فشار بدلیل دور شدن افشانۀ سوخت از دیواره و اختلاط بهتر آن با هوا می باشد. از آنجائیکه دما و اکسیژن دو عامل تعیین کننده در روند شکل گیری اکسید ازت است؛ میزان اکسید ازت نهایی با افزایش زاویۀ پاشش، بیشتر می شود؛ همچنین با توجه به بهبود بازده احتراق با افزایش زاویۀ پاشش، میزان شکل گیری دوده کاهش می یابد.

Keywords:

دیزل سنگین , محفظه احتراق , زاویه پاشش , دوده , اکسید ازت