Fortschritte im Automobilbau
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Abstrakt

Optimierung der Leitschaufelhöhe von Drall- und Tumblevorrichtungen zur Verbesserung der Zylinderluftströmungseigenschaften eines mit Pflanzenöl betriebenen Dieselmotors

Idris Saad*, Saiful Bari

Bei Kompressionszündungsmotoren, die mit reinem Pflanzenöl oder dessen Mischung mit Dieselkraftstoff betrieben werden, kommt es im Allgemeinen zu einer Verringerung der Motorleistung und einem Anstieg der Abgasemissionen aufgrund der höheren Viskosität und geringeren Flüchtigkeit von Pflanzenöl im Vergleich zu Dieselkraftstoff. Pflanzenöl neigt weniger dazu, zu verdampfen, zu diffundieren und sich mit der Luft im Zylinder zu vermischen, was letztendlich die Verbrennungseffizienz verringert und mehr CO- und unverbrannte HC-Emissionen erzeugt. Daher untersuchte diese Forschung das Potenzial von Drall- und Tumble-Vorrichtungen mit Leitschaufeln (GVSTD), den Lufteintritt so zu leiten, dass im Bereich der Kraftstoffeinspritzung stärker organisierte Turbulenzen entstehen, um den Mischprozess von Luft und Pflanzenöl zu verbessern. Zu diesem Zweck wurde ein Basismodell der 3D-Strömungsdynamik von Verbrennungsmotoren entwickelt und überprüft. Anschließend wurden Simulationen mit verschiedenen GVSTD-Modellen durchgeführt. Die Ergebnisse hinsichtlich turbulenter kinetischer Energie, Geschwindigkeit, Wirbelstärke und Wirbelstärke wurden verglichen, um die optimale Leitschaufelhöhe zu bestimmen. Diese Forschung hat ergeben, dass eine Leitschaufelhöhe von 2 mm bei einem Verdrehungswinkel von 35°, vier senkrecht zueinander angeordneten Leitschaufeln und einer Leitschaufellänge von 30 mm die optimale Leitschaufelhöhe ist. Auch andere Leitschaufelhöhen zeigten Verbesserungen, aber bei der 2-mm-Höhe wurden die meisten Verbesserungen erzielt. Dies könnte daran liegen, dass das Luftströmungsmuster bei der Muldenform des Kolbenkopfes durch das von der Leitschaufel mit 2 mm Höhe erzeugte Luftströmungsmuster verstärkt wurde. Die zusätzliche Turbulenz, Verwirbelung, Wirbelstärke und Geschwindigkeit im Bereich der Kraftstoffeinspritzung, die durch die 2 mm hohe Leitschaufel erzeugt wird, dürfte die Vermischung der Pflanzenöle mit Luft verbessern und so die Verbrennung verbessern und die Emissionen von CO und unverbranntem HC verringern.