امروزه، با وجود مزیت های استفاده از فناوری تزریق مستقیم در موتورهای احتراق داخلی، این فناوری، همچنان، با چالش های مختلفی، نظیر هزینه های زیاد توسعه احتراق در این موتورها و آلایندگی، همراه است. این چالش ها منجر به ادامه روند تولید موتورهای تزریق در راهگاه ورودی شده است، به طوری که تولید این موتورها در برخی بازارهای بزرگ جهان رو به افزایش است. با توجه به وضع قوانین سختگیرانه مربوط به آلایندگی، موتورهای تزریق در راهگاه ورودی نیازمند بازنگری و استفاده از فناوری های نوین است. یکی از فناوری های معرفی شده برای بهبود عملکرد این موتورها فناوری APFI است. در طرح APFI، با تزریق سوخت در حالت دریچه باز، امکان استفاده از مزایای اصلی فناوری تزریق مستقیم با هزینه و چالش کم تر مهیا می شود. با توجه به لزوم معرفی و استفاده از فناوری های جدید در زمینه بهبود عملکرد موتور و کاهش آلایندگی آن، در این پژوهش، به بررسی تاثیر استفاده از دو انژکتور در راهگاه ورودی بر میزان خیس شدگی دیواره، نحوه توزیع سوخت درون محفظه احتراق و توان خروجی موتور پرداخته شده است. مطالعات نشان داد استفاده از این طرح میزان لایه سوخت تشکیل شده در سامانه تنفس موتور نسبت به موتور PFI پایه را 75 درصد کاهش می دهد. از طرفی، توزیع سوخت درون محفظه احتراق و در اطراف شمع کاملا همگن می شود، که منجربه بهبود فرایند احتراق و افزایش بیشینه فشار محفظه احتراق می شود. بررسی ها نشان داد که عملکرد مطلوب موتور APFI به شدت وابسته به زمان شروع تزریق است. لذا، بهترین زمان تزریق سوخت نیز، به عنوان نقطه بهینه کارکرد مشخص شد.

در تقاطع­­های راست گوشه سه شاخه یا چهار شاخه کانال­های روباز، مطالعه جدایی جریان بسیار حائز اهمیت می­باشد. برخی پارامترهای موثر در این زمینه نسبت دبی ورودی و عمق جریان می­باشد که در این تحقیق تاثیر نسبت دبی ورودی و نسبت ارتفاع سرریزها (عمق جریان) در الگوی جریان و ابعاد ناحیه جداشدگی به صورت عددی شبیه­سازی شده است. بررسی نتایج مدل عددی نشان داد که مدل k-ω بیشترین مطابقت را با نتایج آزمایشگاهی دارد، به طوریکه میزان خطای شبیه­سازی کمتر از 20% بود. ابعاد ناحیه جداشدگی در کانال­­های اصلی و فرعی با نسبت دبی ورودی رابطه مستقیم داشت. همچنین با افزایش ارتفاع سرریزهای خروجی، عمق جریان افزایش یافت و منجر به کاهش ابعاد ناحیه جداشدگی شد. مطابق نتایج عددی، ابعاد ناحیه جداشدگی در راستای قائم از کف کانال به سطح آب افزایش یافت، به­طوری­که برای نسبت دبی 6/0 و نسبت ارتفاع سرریز 377/0، طول ناحیه جداشدگی در کف کانال، فاصله 1/0 متر از کف و در سطح آب به ترتیب در حدود 60 سانتیمتر، 75 سانتیمتر و 85 سانتیمتر بود. بنابراین از سطح آب به سمت کف کانال طول ناحیه جداشدگی در حدود 29% کاهش یافت.

یکی از متغیرهای موثر بر عملکرد موتورهای افشانه ای و میزان آلاینده های خروجی از آن ها، تعیین سازوکار زمانی پاشش و زمان مناسب برای پاشش در هر کدام از سازوکارها می باشد. زمان پاشش سوخت به طور مستقیم بر چگونگی تبخیر سوخت، اختلاط هوا و سوخت، میزان تشکیل غشا (فیلم) مایع در راهگاه و میزان سوخت وارد شده به استوانه تاثیر گذاشته و بر این اساس تاثیر مهمی در عملکرد مناسب موتور و پایش میزان آلاینده های خروجی به خصوص HC ایفا می کند. در این مقاله تاثیر زمان پاشش سوخت در سازوکار زمانی ترتیبی با استفاده از الگوی ایجاد شده از موتور) XU7JP–L3 استفاده شده در خودروی سمند) در نرم افزار مهندسی Wave و با استفاده از الگوی افشانه پالس ویدس بررسی می شود و با نتایج آزمایش موتور در سرعت های 2600 و 6000 د.د.د در حالت تمام بار و نیمه بار مقایسه می شود. دقت شبیه سازی با استفاده از داده های حاصل از آزمایش گرم موتور تایید شده و با توجه به میزان گشتاور موتور و آلاینده های خروجی از موتور، حالت پاشش باید به گونه ای باشد که بیشتر قطرات سوخت در انتهای مرحله تخلیه و در زمان باز شدن دریچه ورودی به پشت آن برسند.

امروزه مشخص است که استفاده از روش بازگردانی دود به منظور کنترل و کاهش اکسیدهای ازت در موتورهای احتراق داخلی، کاملا اثر بخش و موثر بوده است. اگر روش بازگردانی دود به درستی و با دقت به خدمت گرفته نشود، به کاهش چشمگیر توان موتور و افزایش سایر آلاینده های موتور منجر خواهد شد. یکی از دلایل بروز این مشکل عدم توزیع نسبتا یکنواخت دود بازگردانده شده در راهگاه های ورودی برای هر استوانه است. از این رو به کارگیری سامانه ای که دود بازگردانده شده را به شکل مناسبی بین راهگاه های ورودی استوانه توزیع نماید اجتناب ناپذیر به نظر می رسد. از طرف دیگر قوانین آلایندگی موجود به تولید کنندگان موتور اجازه نمی دهد که گازهای نشتی از محفظه لنگ تولید شده در موتور خودروها را به محیط تخلیه کنند. امروزه راهکار مورد استفاده بازگرداندن این گازها به محفظه احتراق و سوزاندن آنها است. در این مورد نیز بنا به دلایلی که در بالا ذکر شد عدم توزیع یکنواخت و یکسان این گازها می تواند منجر به افزایش رفتن آلایندگی و کاهش توان موتور گردد. مشخصات هندسی و موقعیت تزریق دود بازگردانده شده یا گازهای نشتی از محفظه لنگ، تاثیر بسزایی در توزیع یکنواخت آنها بین استوانه ها دارند. روش متعارف برای تعیین موقعیت مناسب تزریق این گازها در راهگاه ورودی هوا استفاده از روشهای عددی است که در آن نحوه پخش یک گونه گاز غیر از هوا (مثلا CO2) در جریان هوای درون چند راهه ورودی برای یک چرخه کامل کاری موتور در شرایط مختلف الگو سازی و حل شود. به این ترتیب می توان میزان توزیع گونه دوم را در استوانه های مختلف به شکل کمی بررسی کرد. این کار باید برای شرایط کاری گوناگون و موقعیت های مختلف تزریق انجام گیرد تا مناسبترین محل برای بازگردانی دود یا گازهای نشتی از محفظه لنگ مشخص گردد. با توجه به این که زمان و هزینه مورد نیاز برای حل میدان جریان در هر حالت کاملا چشمگیری است این روش بسیار وقت گیر و پر هزینه خواهد بود. در این تحقیق روش دیگری بر اساس تعقیب ذرات پیشنهاد شده است که علاوه بر دقت مناسب و قابلیت بررسی جامع تر (حالتهای ترکیبی) زمان مورد نیاز برای تعیین موقعیت مناسب را به طور چشمگیری کاهش می دهد.

یکی از راه های افزایش راندمان احتراق، ایجاد جریان گردابه در موتور است. در موتور EF7 به دلیل استفاده از دو سوپاپ ورودی به ازای هر سیلندر، جریان گردابه ای ناچیزی در سیلندر وجود دارد. بیشتر روش های موجود برای ایجاد جریان گردابه که در موتورهای جدید نیز استفاده می شوند، به طراحی و تغییرات اساسی در سرسیلندر احتیاج دارند و هزینه های آن نیز چشمگیر است. در این مقاله، روشی جدید و کم هزینه به منظور تولید جریان گردابه در سیلندر ارایه شده است. هدف از این تغییرات، ایجاد اختلاف جریان بین دو سوپاپ ورودی در سیلندر و تولید جریان گردابه و در نهایت افزایش راندمان احتراق است، با این شرط که ضریب جریان افت نداشته باشد. ابتدا جریان گردابه داخل موتور EF7 استاندارد، درون آزمایشگاه در شرایط پایا اندازه گیری و تغییرات بر دو ناحیه سرسیلندر اعمال شد. سپس تمامی زوایای نشیمن گاه سوپاپ به صورت استاندارد ساخته شد. پس از آن با استفاده از آزمون میز جریان، عملکرد این روش مورد بررسی قرار گرفت تا علاوه بر صحت ایجاد جریان گردابه، بتوان میزان ضریب جریان گردابه را نسبت به روش های دیگری همچون دریچه کنترل جریان مقایسه کرد. نتایج این پژوهش نشان می دهد که با کاهش جزیی ضریب جریان در گشودگی های کم سوپاپ، می توان به جریان گردابه قابل قبولی در گشودگی های بالای سوپاپ با هزینه کم و تغییرات کم در سرسیلندر نسبت به طرح های دیگر دست یافت.

روند رو به افزایش آلودگی محیط زیست و قوانین سختگیرانه، شرکت های خودروسازی را مجبور به تولید محصولاتی با آلاینگی کمتر می نماید. در این راستا تخلیه گازهای رخنه ای تولید شده در موتور خودروها به محیط ممنوع شده است. امروزه راهکار مورد استفاده، بازگرداندن این گازها به محفظه احتراق و سوزاندن آن ها است. از سوی دیگر استفاده از روش بازگردانی دود برای کاهش اکسیدهای ازت در موتورهای احتراق داخلی مفید بوده است. در هر دو روش، توزیع غیریکنواخت گازهای بازگردانده شده بین راهگاه های چندراهه ورودی، منجر به کاهش چشمگیر توان و افزایش آلاینده های موتور خواهد شد. علاوه بر موقعیت تزریق که نقش تعیین کننده ای در چگونگی توزیع گازهای تزریق شده دارد، به نظر می رسد که عواملی مانند دور موتور، سرعت و زاویه تزریق بر چگونگی توزیع گازها اثربخش باشند. در این تحقیق عددی اثر این عوامل بر توزیع دود یا گازهای رخنه ای تزریق شده به چندراهه ورودی موتور EF7 مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که زاویه تزریق کم ترین و دور موتور بیش ترین اثر را بر توزیع دود یا گازهای رخنه ای تزریق شده به منیفولد دارند.