طراحی، بهینه‌سازی و ساخت چندراهه خارج کننده برای یک موتور برون نصب اشتعال جرقه‌ای

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه پیام نور، صندوق پستی 19395-3697 تهران، ایران

2 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه پیام نور، صندوق پستی 19395-3697 تهران، ایران

3 کارشناس ارشد، تبدیل انرژی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

10.22044/jsfm.2020.8680.2968

چکیده

مطالعه حاضر یک مطالعه عددی و آزمایشگاهی بوده که به بررسی تأثیر استفاده از چندراهه‌های خارج کننده به عنوان جایگزین برای چندراهه‌های سنتی در یک موتور برون نصب اشتعال جرقه‌ای با هدف افزایش توان حداکثر موتور می‌پردازد. بدین منظور یک موتور مشخص به عنوان موتور پایه در نظر گرفته شده است و برای بررسی تأثیر چندراهه خروج بر عملکرد موتور و انتخاب طرح برتر، مدل هندسی چندراهه خروج پیشنهادی در یک فرآیند شبیه‌سازی عددی بررسی‌شده و پس از بهینه‌سازی ابعادی، مدل مورد نظر در نرم افزارهای شبیه ساز موتور، مورد شبیه سازی و بررسی عددی قرار گفته که پس از تایید عددی صحت بهبود عملکرد، مدل مورد نظر ساخته‌شده و بر روی موتور نصب گردید. پس از نصب چندراهه خروج طراحی‌شده بر روی موتور، موتور با چندراهه خروج پایه و موتور با چندراهه خروج طراحی‌شده در اتاق آزمون مورد بررسی آزمایشگاهی و مقایسه توان خروجی قرار می‌گیرد. پس از آزمایش موتور مشاهده شد که چندراهه خروج طراحی‌شده موجب افزایش توان حداکثر موتور تا 15 درصد می‌شود که این مقدار افزایش راندمان موتور نسبت به هزینه‌های لازمه، مقدار بسیار حائز اهمیت و چشمگیری می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


[1] Galindo J, Luján JM, Serrano JR, Dolz V, Guilain S (2004) Design of an exhaust manifold to improve transient performance of a high-speed turbocharged diesel engine. Exp Therm Fluid Sci 28(8): 863-875.

[2] Taylor J, Fraser N, Wieske P (2010) Water cooled exhaust manifold and full load EGR technology applied to a downsized direct injection spark ignition engine. SAE Int J Engines 3(2010-01-0356): 225-240.

[3] Mendes AS, Tomoyose R (2013) Exhaust manifold structural analysis focusing mass reduction for vehicular diesel engine application. SAE Technical Paper 0148-7191.

[4] Deng B, Liu J, Feng R, Zhang D (2013) The fluid induced vibration analysis on an integrated exhaust manifold.  SAE Technical Paper.

[5] Eroglu S, Duman I, Guzel AH, Yilmaz R (2016) Durability analysis of heavy duty engine exhaust manifold using CFD-FE coupling. SAE Technical Paper.

[6] Nour M, Abdel-Rahman AK, Bady M (2016) Effect of water injection into exhaust manifold on diesel engine combustion and emissions. Energy Procedia 100: 178-187.

[7] Nour M, Kosaka H, Bady M, Sato S, Abdel-Rahman AK (2017) Combustion and emission characteristics of DI diesel engine fuelled by ethanol injected into the exhaust manifold. Fuel Process Technol 164: 33-50.

[8] Venkatesan SP, Ganesan S, Devaraj R, Hemanandh, J (2018) Design and analysis of exhaust manifold of the spark ignition engine for emission reduction. Int J Ambient Energy 1-6.

[9] Sahoo DK, Thiya R (2019) Coupled CFD–FE analysis for the exhaust manifold to reduce stress of a direct injection-diesel engine. Int J Ambient Energy 40(4): 361-366.

[10] Boretti A (2013) Water injection in directly injected turbocharged spark ignition engines. Appl Therm Eng 52(1): 62-68.

[11] Bozza F, De Bellis V, Teodosio L (2016) Potentials of cooled EGR and water injection for knock resistance and fuel consumption improvements of gasoline engines. Appl Energ 169: 112-125.

[12] Da Silva Trindade WR, Dos Santos RG (2018) 1D modeling of SI engine using n-butanol as fuel: Adjust of fuel properties and comparison between measurements and simulation. Energ Convers Manage 157: 224-238.