Sıralı çift ateşlemeli bir benzin motorunda CNG kullanımı için ateşleme avansı etkilerinin silindir içi yanma had analizi ile incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada; sıralı çift ateşlemeli bir benzin motorunda CNG kullanımı için ateşleme avansının motor karakteristiklerine ve silindir içi alev gelişimine etkileri, silindir içi yanma modellenerek sayısal analizlerle incelenmiştir. Sıralı çift buji ateşlemeli, dört silindirli bir motor olan Honda L13A4 i-DSI motorunun bir silindirinin HAD modeli yanma odası ile ilgili tüm bileşenler (emme-egzoz manifold bağlantıları, emmeegzoz supapları, silindir, silindir kafası, piston, bujiler) dikkate alınarak CNG kullanımı için Star-CD yazılımında oluşturulmuştur. CNG kullanımı için yapılan HAD analizlerinde motorun devir sayısı 3000 d/dak, sıkıştırma oranı 10.8:1 ve hava fazlalık katsayısı 1.2 değerlerinde sabit tutularak, bu şartlarda en uygun ateşleme avansı belirlenmiştir. Ateşleme avansı geniş bir aralıkta değiştirilerek (1. buji için 60º-10º KMA, 2. buji için 55º-5º KMA) analizler yapılmıştır. İncelenen motor çalışma şartları için, üst ölü noktadan 1.-2. buji için sırasıyla 30º-25º KMA ateşleme avansının motor performansı ve emisyon dengesi bakımından en uygun ateşleme avansı olduğu belirlenmiştir. CNG kullanımı için benzine göre ateşleme avansları artmıştır. Silindir içi yanmada alevin gelişimi tüm şartlar için görselleştirilmiş ve değerlendirilmiştir.

In this study; for a sequential dual ignition gasoline engine, the effects of ignition advance on engine characteristics and in-cylinder flame propagation have been numerically investigated for CNG usage with an in-cylinder combustion model. A CFD model for a single cylinder of the four-cylinder Honda L13A4 iDSI engine with a sequential dual spark ignition is constructed in STAR-CD software for CNG usage by considering all components related to the combustion chamber (intake-exhaust manifold connections, intakeexhaust valves, cylinder, cylinder head, piston, spark-plugs, etc.). By using the CFD analyses for CNG usage, the optimum ignition advance is determined for the prescribed engine operating conditions of 3000-rpm engine speed, 10.8:1 compression ratio, and 1.2 air-fuel ratio. Analyzes are performed by varying the ignition advance in a wide range (60º-10º CAD and 55º-5º CAD ignition advance for the 1st-2nd spark plugs, respectively). For engine operating conditions examined, it has been determined that the 30°-25° CAD advance value for the 1st-2nd spark plug from the top dead point is the optimum ignition advance in terms of engine performance and emission balance. For CNG, ignition advances have increased compared to gasoline. The in-cylinder flame propagation is visualized and evaluated for all investigated conditions.