Numerical Investigation of the Spray Characteristics in an Outwardly-Opening Piezoelectric Gasoline Injector for Different Ambient Conditions

Bu çalışmada, dışa doğru açılan bir enjektörün püskürtme karakteristikleri nümerik olarak incelenmiştir. Soğukta ilk çalıştırmada içten yanmalı motorun sıcaklık ve basınç durumları dikkate alınarak nümerik analizler yapılmıştır. Bu parametrelerin buharlaşma hızı, penetrasyon, püskürtme morfolojisi, yakıt püskürtme açısı ve Sauter Ortalama Çapı üzerindeki etkileri ele alınmıştır. N-heptan yakıtı kullanılmış ve Kelvin-Helmholtz / Rayleigh-Taylor ayrılma modeli benimsenmiştir. Analizler, Fluent yazılımı ile kapsamlı olarak gerçekleştirilmiştir. Sonuçların literatürde yer alan deneysel verilerle uyum içinde olduğu görülmüştür. Artan ortam basıncı vorteks oluşumunu şiddetlendirmiş, yakıt nüfuziyet derinliğini azaltmış ve daha kompakt bir yakıt demeti oluşturarak yakıt püskürtme açısını azaltmıştır. Ayrıca, sıcaklık parametresinin buharlaşma üzerindeki etkisinin basınç parametresinden daha az etkili olduğu tespit edilmiştir.

NUMERICAL INVESTIGATION OF THE SPRAY CHARACTERISTICS IN AN OUTWARDLY-OPENING PIEZOELECTRIC GASOLINE INJECTOR FOR DIFFERENT AMBIENT CONDITIONS

___

  • 1. Ansys Workbench Fluent 18.2 Tutorials, (2019) Sharcnet Available Online: https://www.sharcnet.ca/Software/Ansys/18.2.2/en-us/help/forte_th/i44073.html
  • 2. Baumgarten, (2006) Mixture Formation in Internal Combustion Engines, Springer-Verlag Berlin and Heidelberg GmbH&Co. KG, Berlin.
  • 3. Beale, J., Reitz, R.D. (1999) Modeling Spray Atomization with the Kelvin-Helmholtz/Rayleigh-Taylor Hybrid Model, Atomization and Sprays, 9, 623-650. doi: 10.1615/AtomizSpr.v9.i6.40.
  • 4. Dahlander, P., Gutkowski, A., Denbratt, I. (2008) Visualization of Fuel Sprays for Stratified Cold Starts in Gasoline Direct Injection Engines, 22rd European Conference on Liquid Atomization and Spray Systems, Como Lake, Italy. Available Online: http://www.ilasseurope.org/ICLASS/ILASS2008_COMO/file/papers/10-4.pdf
  • 5. Das, S. (2008) Fluid Dynamic Study of Hollow Cone Sprays, SAE Tech. Paper Series 2008-01-0131. doi:10.4271/2008-01-0131.
  • 6. Dong, Q., Ishima, T., Kawashima, H., Long, W. (2013) A Study on the Spray Characteristics of a Piezo Pintle-Type Injector for DI Gasoline Engines, J. Mechanical Sci. and Techology 27, 7, 1981-1993. doi:10.1007/s12206-013-0510-3.
  • 7. Huang, C., Lipatnikov, A. (2011) Modelling of Gasoline and Ethanol Hollow-Cone Sprays Using OpenFOAM, SAE Tech. Paper Series 2011-01-1896. doi:10.4271/2011-01-1896.
  • 8. Iyer, C.O., Han, Z., Yi, J. (2004) CFD Modeling of a Vortex Induced Stratification Combustion (VISC) System, SAE Tech. Paper Series 2004-01-0550. doi:10.4271/2004-01-0550.
  • 9. Kim, S.J., Kim, Y.N., Lee, J.H. (2008) Analysis of the In-Cylinder Flow, Mixture Formation and Combustion Processes in a Spray-Guided GDI Engine, SAE Tech. Paper Series 2008-01-0142. doi:10.4271/2008-01-0142.
  • 10. Lefevre and McDonell, (2017) Atomization and Sprays, CRC Press, New York.
  • 11. Lee, C.S., Park, S.W. (2002) An Experimental and Numerical Study on Fuel Atomization Characteristics of High-Pressure Diesel Injection Sprays, Fuel, 2417-2423. doi:10.1016/S0016-2361(02)00158-8.
  • 12. Mathieu, F., Reddemann, M., Martin, D., Kneer, R. (2010) Experimental Investigation of Fuel Influence on Atomization and Spray Propagation Using an Outwardly Opening GDI-Injector, SAE Tech. Paper Series 2010-01-2275. doi:10.4271/2010-01-2275.
  • 13. Migliaccio, M., Montaaro, A., Batrice, C., Napolitano, P., Allocca, L., Fraioli, V. (2017) Experimental and Numerical Analysis of a High-Pressure Outwardly Opening Hollow Cone Spray Injector for Automotive Engines, Fuel, 196, 508-519. doi: 10.1016/j.fuel.2017.01.020.
  • 14. Oh, Y., Lee, S., Kigdm, D., Chon, M., Park, S. (2012) Experimental and Numerical Study on Spray Characteristics of Multi-Hole Type GDI Injectors, Available Online: http://www.ilass.org/2/conferencepapers/81.pdf
  • 15. Park, S.W., Kim, H.J., Lee, C.S. (2002) An Experimental and Numerical Study on Atomization Characteristics of Gasoline Injector for Direct Injection Engine, 15th Annual Conference on Liquid Atomization and Spray Systems, Madison, USA.
  • 16. Pielecha, I. (2014) Modeling of Gasoline Fuel Spray Penetration in SIDI Engines, Int. J. Automotive Technology, 15, 47-55. doi:10.1007/s12239-014-0005-y.
  • 17. Rotondi, R., Bella, G. (2006) Gasoline Direct Injection Spray Simulation, Int. J. Thermal Science, 45, 168-179. doi:10.1016/j.ijthermalsci.2005.06.001.
  • 18. Stiesch, (2003) Modeling Engine Spray and Combustion Processes, Springer-Verlag Berlin and Heidelberg GmbH&Co. KG, Berlin.
  • 19. Skogsberg, M., Dahlander, P., Denbratt, I. (2007) Spray Shape and Atomization Quality of an Outward-Opening Piezo Gasoline DI Injector, SAE Tech. Paper Series 2007-01-1409. doi: 10.4271/2007-01-1409 .
  • 20. Sim, J., Badra, J., Elwardany, A., Im, H. (2016) Spray Modeling for Outwardly-Opening Hollow-Cone Injector, SAE Tech. Paper Series 2016-01-0844. doi:10.4271/2016-01-0844.
  • 21. Shi, J., Baecker, H., Tichy, M., Bauer, W. (2008) Numerical and Experimental Investigation of Fuel Injection and Dropler Evaporation in a Pressure Chamber for the Development of Gasoline Direct Injection, 22rd European Conference on Liquid Atomization and Spray Systems, Como Lake, Italy.
  • 22. Schmid, A., Mojtabi, M., Wigley, G. (2010) Experimental Investigation on the Spray Behavior for a Hollow Cone Piezo Injector with a Multiple Injection Strategy, 23rd Annual Conference on Liquid Atomization and Spray Systems, Brno, Czech Republic.
  • 23. Schmid, A.M. (2012). Experimental Characterization of the Two Phase Flow of a Modern, Piezo Activated Hollow Cone Injector, Ph.D. Dissertation, ETH ZURICH of University, Poly, Zurich.
  • 24. Stiehl, R., Schorr, J., Krüger, C., Dreizler, A., Böhm, B. (2013) In-Cylinder Flow and Fuel Spray Interactions in a Stratified Spray-Guided Gasoline Engine Investigated by High-Speed Laser Imaging Techniques, Flow Turbulence Combustion, 91, 431-450. doi: 10.1007/s10494-013-9500-x.
  • 25. Zheng, Y. 2013. Simulations and Experiments of Fuel Injection, Mixing and Combustion in DI Gasoline Engines. Ph.D. Thesis, Wayne State University, Detroit, Michigan.
  • 26. Şentürk, G. (2015) Piezo Teknolojili Benzin Enjektörlerinde Püskürtme Karakteristiklerinin İncelenmesi, Master Dissertation, B.U.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, Bursa.
  • 27. V. Basshuysen, R. (2009) Gasoline Engine with Direct Injection: Processes, Systems, Development, Potential, Springer-Verlag Berlin and Heidelberg GmbH&Co. KG, Weisbaden.
  • 28. Wang, X. (2018) Numerical Simulation of the Gasoline Spray with an Outward-Opening Piezoelectric Injector: A Comparative Study of Different Breakup Models, SAE Tech. Paper Series 2018-01-0272. doi:10.4271/2018-01-0272.
Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi-Cover
  • ISSN: 2148-4147
  • Yayın Aralığı: Yılda 3 Sayı
  • Başlangıç: 2002
  • Yayıncı: BURSA ULUDAĞ ÜNİVERSİTESİ > MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ
Sayıdaki Diğer Makaleler

SOĞUK DÖVME KALIPLARINDA ÖMÜR ARTIŞI ELDE ETMEK İÇİN BASKIN HASAR MEKANİZMASININ BELİRLENMESİ

M. Burak TOPARLI

FARKLI MALZEME KOMBİNASYONLARINA SAHİP RADYAL BİLYALI RULMANLARIN TOPLAM LOKAL EZİLME MİKTARLARI VE BOYUTSUZ FİLM PARAMETRELERİNİN KARŞILAŞTIRILMASI

Gültekin KARADERE, Cenk TOSUN

İYİLEŞTİRİLMİŞ AKIM GERİ BESLEMELİ İŞLEMSEL KUVVETLENDİRİCİ İLE SİNUSOİDAL OSİLATÖR TASARIMI

Merih YILDIZ

Numerical Investigation of the Spray Characteristics in an Outwardly-Opening Piezoelectric Gasoline Injector for Different Ambient Conditions

Halil İbrahim TAŞ, Mehmet İhsan KARAMANGİL

BİR ENDÜSTRİYEL ROBOTUN KAFESSİZ ÇALIŞMASINI SAĞLAYACAK GÖRÜNTÜ TABANLI GÜVENLİK SİSTEMİNİN GELİŞTİRİLMESİ

Furkan DUMAN, Ekrem DÜVEN

BURSA ULUDAĞ ÜNİVERSİTESİ KAMPÜSÜNDEKİ ATMOSFERİK PAH’LARIN MEVSİMSEL DEĞİŞİMİNİN BELİRLENMESİ

Fatma Betul ESEN, Emine GÜRKAN AYYILDIZ, Y. Mine BOZKURT

DEĞİŞİK KAYNAK ELEKTROTLARI KULLANILARAK YAPILAN DİRENÇ NOKTA KAYNAKLI AISI 304 PASLANMAZ ÇELİK SACLARIN KAYNAK İZİ GÖRÜNTÜSÜ VE KAYNAK PARAMETRELERİNİN MEKANİK ÖZELLİKLERE ETKİSİ

Yaşar Hüseyin ONGANLAR, Kadir ÇAVDAR, Umut O. ŞAHİN, F. Yıldız ÇAVDAR

OKSİJEN SATÜRASYON DEĞERİNİ TEMEL ALAN UYKU APNESİ MEVCUDİYET ANALİZİ

Özgür Ömer YILDIZ, Sait Eser KARLIK

3D SEKİZGEN FREKANS SEÇİCİ YÜZEY TASARIMI VE ANALİZİ

Ahmet Yahya TEŞNELİ, Nigar Berna TEŞNELİ, Muhammet Hilmi NİŞANCI, Mustafa ANGUN

Routh-Hurwitz Kriteri Tabanlı Sistem Kararlılık Yazılım Aracı

Fahri VATANSEVER, Metin HATUN