Küçük yükseklik açılarında dizel enjektör memesinin nümerik analizi

Abstract

Dizel motorlar günümüzde yakıt tasarrufu ve düşük emisyon oranları nedeniyle tercih edilmektedir. Ortak ray (Common Rail) sistemi de en yaygın kullanılan dizel enjeksiyon teknolojisidir. Ortak ray enjektörünün yanma odasına püskürtme yapan kısmı enjektör memesidir. Meme gövde ve iğne olmak üzere iki parçadan oluşur. İğnenin yukarı kalkıp inmesiyle püskürtme işlemi başlayıp sonlanır.Bu çalışmada otomotiv endüstrisinde kullanılan enjektör memelerindeki yükseklik açısının meme içi akışa olan etkisi incelenmiştir. Bu incelemenin amacı düşük yükseklik açılarında akış negatif kısılma gösterirken belli bir açıdan sonra kısılma etkisi pozitif olmaktadır. Negatif kısılma etkisi iğneli durumda enjektör memesinin daha fazla püskürtmesi anlamına gelmektedir. İğne küçük yükseklik açılarında iğnesiz duruma göre debiyi arttırıcı bir etki göstermektedir. Bu çalışmada amaç negatif kısılma gösteren 35 derecelik yükseklik açısına sahip iğneli (iğne kursu 0,25 mm) ve iğnesiz meme akışı ile pozitif kısılma gösteren 75 derecelik iğneli (iğne kursu 0,25 mm) ve iğnesiz meme akışının incelenmesi ve karşılaştırılmasıdır. Analiz için hem deneysel çalışma hem de CFD analizi yapılmıştır. Deneysel çalışma ile akış modeli doğrulanıp daha sonraki çalışmalar nümerik olarak gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın sonucunda meme püskürtme deliği girişindeki ayrılma bölgesi uzunluğunun ve genişliğinin düşük yükseklik açılarında iğnesiz durumda daha büyük olduğu ve bunun sonucu olarak girdap odaklı kayıpların arttığı; bu artışın bu bölgedeki basınç kayıplarının artmasına ve püskürtme deliği çıkışı hızının azalmasına neden olduğu bulunmuştur. Bu durum pozitif kısılma etkisi gösteren yükseklik açılarındaki akışta tam tersi bir durum gösterir.

Diesel engines are preferable nowadays regarding to low emissions and fuel economy. The most wide-usage injection system among diesel systems is common injection system. The nozzle, injecting the fuel to the combustion chamber, is the component of common rail injection system. Nozzle has two main parts: Nozzle needle and nozzle body. The injection is start and stop when the needle move up and down.In this study, the influence of the height angle, one of the nozzle parameter, to the inside flow of nozzle is examined. The aim of this study is that nozzle flow shows negative throttling with small nozzle height angle and shows positive throttling with higher height angles. Negative throttling means that the injector injects more quantity with needle than the injector without needle. Needle throttling affect injection in the way increasing the quantity. The nozzle flow with height angle thirty five degree (with needle, without needle) and the nozzle with height angle seventy five degree (with needle, without needle) are examined and compared. The study is conducted experimentally and numerically. As a conclusion is that the separation zone?s length and height at entrance is bigger for the small height angle with needle case. The losses sourced from vortex centered friction in this region causes the pressure losses and this cause the velocity decreasing at the end of the nozzle. This situation is vice versa for the nozzle that shows positive needle throttling