تحلیل انرژی و اگزرژی عملکرد یک موتور اشتعال جرقه‌ای با استفاده از مدل احتراق دوناحیه‌ای

Abstract

امروزه با تکیه بر روش‌های عددی می‌توان عملکرد موتور را با دقت بسیار مناسبی شبیه‌سازی نمود و راهکارهای بهینه سازی عملکرد موتور را بررسی کرد. با توجه به این که در موتور حدود 30 درصد از انرژی سوخت از طریق انتقال حرارت به دیواره‌های سیلندر هدر می‌رود، به دست آوردن نتایج مناسب از یک مدل شبیه سازی نیازمند محاسبه انتقال حرارت با دقت بالا است. مدل ترمودینامیکی ارائه شده در این مقاله، با هدف بهینه‌سازی یک موتور اشتعال جرقه‌ای، سیکل موتور را به صورت دو‌ناحیه‌ای، که برای موتور اشتعال جرقه‌ای مناسب است، شبیه سازی می‌نماید. جهت انتخاب بهترین مدل برای انتقال حرارت در موتور احتراق جرقه‌ای، مدل‌های مختلف در شبیه‌سازی استفاده شده و پس از مقایسه نتایج هر مدل با نتایج تجربی موتور مورد مطالعه، مدل هوهنبرگ به عنوان مدل مناسب برای انتقال حرارت موتورهای اشتعال جرقه‌ای معرفی گردیده است. نتایج نشان‌داد که با افزایش نسبت تراکم به میزان 18 درصد، تلفات اگزرژی از اگزوز موتور و انتقال حرارت از بدنه تقریباً 2 درصد کاهش می‌یابد در حالی که توان خروجی بیش از 4 درصد افزایش می یابد. همچنین، بیشینه راندمان انرژی و اگزرژی در هنگامی که احتراق 5 درجه قبل از نقطه مرگ بالا رخ دهد، حاصل می شود.