Naslov
Određivanje geometrijskih i radnih parametara eksperimentalnog Ottovog motora s pretkomorom
(Definition of geometrical and operational parameters of experimental pre-chamber spark ignited engine)

Autori
Dilber, Viktor

Vrsta, podvrsta i kategorija rada
Ocjenski radovi, diplomski rad, diplomski

Fakultet
Fakultet strojarstva i brodogradnje

Mjesto
Zagreb

Datum
22.01

Godina
2021

Stranica
50

Mentor
Sjerić, Momir

Ključne riječi
Ottov motor ; pretkomora ; geometrijski parametri ; radni parametri ; AVL BOOST™ ; optimizacija
(Spark-ignited engine ; pre-chamber ; geometric parameters ; operating parameters ; AVL BOOST™ ; optimization)

Sažetak
Zbog povećanja ekološke svijest rastu i aktivnosti usmjerene ka povećanju efikasnosti motora s unutarnjim izgaranjem i smanjenju štetnih emisija. U Ottovim motorima se to može postići izgaranjem siromašnih smjesa čije vrijednosti faktora pretička zraka λ prelaze vrijednosti 1, 4 pa se nailazi na problem upaljivosti smjese primjenom konvencionalnog sustava paljenja Ottovog motora. Konvencionalni Ottovi motori rade sa stehiometrijskom smjesom (λ = 1) ili blago bogatom smjesom kod punog opterećenja (λ ≈ 0, 9) koju pali vanjski izvor zapaljenja, odnosno pojava električne iskre između elektroda svjećice. Primjenom klasičnog sustava paljenja Ottovih motora moguće je postići upaljivanje siromašnih smjesa i stabilno izgaranje do vrijednosti faktora pretička zraka λ od 1, 4, a za iniciranje izgaranja dodatno osiromašenih smjesa (λ > 1, 4) je potrebno primijeniti sustave paljenja s većim razinama energije. Granica upaljivosti siromašnih smjesa može se povećati upotrebom aktivne pretkomore za izgaranje u kojoj se nalazi brizgaljka i svjećica za zapaljenje smjese. Kod Ottovih motora s pretkomorom ovaj način izgaranja najčešće se naziva Turbulent Jet Ignition (TJI) pri čemu se zapaljenje siromašne smjese u glavnom prostoru izgaranja postiže prodiranjem višestrukih turbulentnih mlazova produkata izgaranja iz pretkomore. Budući da prodiranje turbulentnih mlazova u glavni prostor izgaranja ovisi u geometriji pretkomore, promjeru i broju sapnica potrebno je analizirati koje vrijednosti parametara su najpovoljnije za rad Ottovog motora, a kako bi se ostvarila minimalna potrošnja goriva. S druge strane, primjenom znatno osiromašenih smjesa u usporedbi s konvencionalnim načinom rada Ottovog motora na djelomičnim opterećenjima (prigušenje usisa) smanjuju se vršne temperature za vrijeme izgaranja čime se smanjuje emisija dušikovih oksida. U ovom radu je nadograđen model izgaranja za Ottov motor s pretkomorom, a nadogradnja modela izgaranja uključuje utjecaj propagacije višestrukih jezgri plamena te izmjenu jednadžbe za izračun brzine oslobađanja topline u glavnom prostoru izgaranja. Kako bi se provela kalibracija i verifikacija nadograđenog modela izgaranja, provedena je 3D simulacija bazirana na metodi konačnih volumena (AVL FIRE™) za jednu radnu točku motora. Rezultati 3D proračuna strujanja i izgaranja korišteni su kako bi se odredile vrijednosti kalibracijskih konstantni nadograđenog modela izgaranja u AVL BOOST™ verzija 2013.2. Provedena je analiza osjetljivosti za parametre modela turbulencije i izgaranja čime su određeni najvažniji parametri u postupku kalibracije modela. Uz usvojene kalibracijske vrijednosti modela turbulencije i izgaranja određeni su najpovoljniji geometrijski i radni parametri kako bi se ostvarila minimalna specifična indicirana potrošnja goriva. Određivanje najpovoljnijih geometrijskih i radnih parametara motora je provedeno primjenom Nelder-Mead optimizacijskog algoritma dostupnog unutar AVL BOOST™. U prvom koraku je provedena istovremena optimizacija geometrijskih i radnih parametara na 6 radnih točaka (2 brzine vrtnje i 3 razine faktora pretička zraka) pri čemu je na punim opterećenjima motora kontrolirana pojava detonantnog izgaranja. Nakon toga su usvojene srednje vrijednosti za volumen pretkomore i promjer sapnica te su optimirane vrijednosti radnih parametara za očekivano radno područje Ottovog motora s pretkomorom.

Izvorni jezik
Hrvatski

Znanstvena područja
Strojarstvo

POVEZANOST RADA