The research in the field of intern

The research in the field of internal combustion engines is currently driven by the needs of decreasing fuel consumption and CO2 emissions, while fulfilling the increasingly stringent pollutant emissions regulations. In this framework, this research work focuses on describing a methodology for optimizing the combustion system of Compression Ignition (CI) engines, by combining Computational Fluid Dynamics (CFD) modeling, and the statistical Design of Experiments (DOE) technique known as Response Surface Method (RSM). As a key aspect, in addition to the definition of the optimum set of values for the input parameters, this methodology is extremely useful to gain knowledge on the cause/effect relationships between the input and output parameters under investigation.

This methodology is applied in two sequential studies to the optimization of the combustion system of a 4-cylinder 4-stroke Medium Duty Direct Injection (DI) CI engine, minimizing the fuel consumption while fulfilling the emission limits in terms of NOx and soot. The first study targeted four optimization parameters related to the engine hardware including piston bowl geometry, injector nozzle configuration and mean swirl number (MSN) induced by the intake manifold design. After the analysis of the results, the second study extended to six parameters, limiting the optimization of the engine hardware to the bowl geometry, but including the key air management and injection settings. For both studies, the simulation plans were defined following a Central Composite Design (CCD), providing 25 and 77 simulations respectively.

The results confirmed the limited benefits, in terms of fuel consumption, around 2%, with constant NOx emission achieved when optimizing the engine hardware, while keeping air management and injection settings. Thus, including air management and injection settings in the optimization is mandatory to significantly decrease the fuel consumption, by around 5%, while keeping the emission limits.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ปัจจุบันมีการขับเคลื่อนการวิจัยด้านเครื่องยนต์สันดาปภายใน โดยความต้องการของการลดปริมาณการใช้น้ำมันเชื้อเพลิงและปล่อย CO2 ในขณะที่ดำเนินการตามข้อบังคับการปล่อยมลพิษที่เข้มงวดมากขึ้น ในกรอบนี้ งานวิจัยนี้เน้นอธิบายวิธีการเพิ่มประสิทธิภาพระบบเผาไหม้ของเครื่องยนต์จุดระเบิดอัด (CI) โดยรวมคำนวณพลศาสตร์ของไหล (CFD) โมเดล และเทคนิคการออกแบบของการทดลอง (ป้องกัน) สถิติที่เรียกว่าเป็นวิธีการพื้นผิวตอบสนอง (RSM) เป็นประเด็นที่สำคัญ นอกเหนือจากการกำหนดค่าสำหรับพารามิเตอร์ค่านำเข้า ชุดเหมาะสมวิธีนี้เป็นประโยชน์อย่างยิ่งที่จะได้รับความรู้ในความสัมพันธ์ระหว่างอินพุต และเอาท์พุตพารามิเตอร์ภายใต้การตรวจสอบสาเหตุ/ผลการวิธีนี้จะใช้ในการศึกษาลำดับที่ 2 เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของระบบเผาไหม้ของเครื่อง 4 สูบ 4 จังหวะกลางภาษีโดยตรงฉีด (DI) เครื่องยนต์ ลดปริมาณการใช้เชื้อเพลิงในขณะที่ตอบสนองการจำกัดมลพิษโรงแรมน็อกซ์และฟุ้ง การศึกษาแรกเป้าหมาย 4 ปรับพารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้องกับฮาร์ดแวร์เครื่องยนต์ลูกสูบรวมทั้งชามเรขาคณิต หัวฉีดหัวฉีดตั้งค่าคอนฟิก และหมาย เลข (MSN) เกิดจากการบริโภคความหลากหลายนับออกแบบ swirl หลังจากวิเคราะห์ผล การศึกษาที่สองขยาย 6 พารามิเตอร์ การจำกัดการเพิ่มประสิทธิภาพของฮาร์ดแวร์เครื่องมือเรขาคณิตชาม แต่รวมถึงการตั้งค่าการจัดการและการฉีดอากาศที่สำคัญ ทั้งสองศึกษา แผนการจำลองถูกกำหนดเป็นกลางผสมออก (CCD), ให้จำลอง 25 และ 77 ตามลำดับต่อไปนี้ผลยืนยันประโยชน์จำกัด ในแง่ของปริมาณการใช้น้ำมันเชื้อเพลิง ประมาณ 2% มีมลพิษโรงแรมน็อกซ์คงสำเร็จเมื่อเพิ่มประสิทธิภาพเครื่องยนต์ฮาร์ดแวร์ ในขณะที่เก็บการตั้งค่าการจัดการและการฉีดอากาศ ดังนั้น รวมถึงการตั้งค่าการจัดการและการฉีดอากาศปรับเป็นข้อบังคับเพื่อลดปริมาณการใช้น้ำมันเชื้อเพลิง อย่างมีนัยสำคัญประมาณ 5% ในขณะที่เก็บการจำกัดการปล่อยก๊าซ

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

การวิจัยในสาขาของเครื่องยนต์สันดาปภายในที่เป็นแรงผลักดันในขณะนี้โดยความต้องการของการลดการบริโภคน้ำมันเชื้อเพลิงและการปล่อย CO2 ในขณะที่การปฏิบัติตามกฎระเบียบของการปล่อยมลพิษที่เข้มงวดมากขึ้น ในกรอบนี้งานวิจัยนี้มุ่งเน้นไปที่การอธิบายวิธีการสำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพระบบการเผาไหม้ของการบีบอัดติดไฟ (CI) เครื่องยนต์โดยการรวมคำนวณพลศาสตร์ของไหล (CFD) การสร้างแบบจำลองและสถิติการออกแบบการทดลอง (DOE) เทคนิคที่เรียกว่าการตอบสนองพื้นผิววิธี (RSM) ในฐานะที่เป็นลักษณะสำคัญนอกเหนือไปจากความหมายของการตั้งค่าที่เหมาะสมของค่าสำหรับพารามิเตอร์การป้อนข้อมูลวิธีนี้มีประโยชน์อย่างมากที่จะได้รับความรู้เกี่ยวกับสาเหตุ / ความสัมพันธ์กับผลระหว่างการป้อนข้อมูลและพารามิเตอร์ที่ส่งออกภายใต้การสอบสวน. วิธีการนี้ถูกนำไปใช้ในสอง การศึกษาต่อเนื่องเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของระบบการเผาไหม้ของ 4 สูบ 4 จังหวะขนาดกลาง Duty ฉีดตรง (DI) เครื่องยนต์ CI, ลดการใช้น้ำมันเชื้อเพลิงในขณะที่การตอบสนองข้อ จำกัด การปล่อยก๊าซในแง่ของ NOx และเขม่าควัน การศึกษาครั้งแรกที่กำหนดเป้าหมายสี่พารามิเตอร์การเพิ่มประสิทธิภาพของฮาร์ดแวร์ที่เกี่ยวข้องกับเครื่องยนต์รวมทั้งรูปทรงเรขาคณิตชามลูกสูบ, การตั้งค่าและหัวฉีดหัวฉีดหมายถึงจำนวนหมุน (MSN) ที่เกิดจากการบริโภคการออกแบบนานา หลังจากการวิเคราะห์ผลการศึกษาที่สองขยายถึงหกพารามิเตอร์การ จำกัด การเพิ่มประสิทธิภาพของฮาร์ดแวร์เครื่องยนต์เรขาคณิตชาม แต่รวมถึงการจัดการอากาศที่สำคัญและการตั้งค่าการฉีด สำหรับการศึกษาทั้งสองที่ถูกจำลองแผนการที่กำหนดไว้ดังต่อไปนี้กลางออกแบบคอมโพสิต (CCD) ให้ 25 และ 77 แบบจำลองตามลำดับ. ผลการยืนยันผลประโยชน์ที่ จำกัด ในแง่ของการสิ้นเปลืองน้ำมันเชื้อเพลิงประมาณ 2% โดยมีการปล่อยก๊าซ NOx คงเกิดขึ้นได้เมื่อการเพิ่มประสิทธิภาพ ฮาร์ดแวร์เครื่องยนต์ขณะที่การรักษาการจัดการอากาศและการตั้งค่าการฉีด ดังนั้นรวมถึงการจัดการอากาศและการตั้งค่าในการเพิ่มประสิทธิภาพการฉีดมีผลบังคับใช้อย่างมีนัยสำคัญลดการบริโภคน้ำมันเชื้อเพลิงโดยประมาณ 5% ขณะที่การรักษาข้อ จำกัด การปล่อยก๊าซ