بررسي كارايي و آلايندگي موتور ديزلي سبك با احتراق RCCI

Emission and Performance Analysis of RCCI combustion in a Light-Duty Diesel Engine

در پژوهش حاضر موتور سبك با نام فريمان كه در هسته ي پژوهشي سوخت، احتراق و آلايندگي دانشگاه صنعتي شريف قرار دارد در حالت RCCI تست گرديده است. بدين منظور بنزين به صورت درگاهي و ديزل به صورت مستقيم پاشش گرديده است. سپس به منظور بررسي كاملتر فرايند احتراق درون موتور، مدل عددي توسعه يافته و فرايند توليد آلاينده هاي NOx و دوده مطالعه شده است. در ابتدا عكس العمل اين موتور سبك به تغيير زمان پاشش و سپس به تغيير سوخت ديزل با ثابت بودن انرژي كل مجموع دو سوخت بررسي گرديده است. با تغيير زمانبندي پاشش سوخت ديزل از -64 به -74 ماكزيمم فشار درون سيلندر افت كرده و IMEP نيز از 4,38 به 3,9 كاهش يافته است. همچنين به دليل پايين تر بودن دما در حالت پاشش زودهنگام تر، آلاينده هاي اكسيدهاي نيتروژن با تغيير زمان پاشش از -64 به -74 از 2,8 g/kW.h به 0,065 g/kW.h كاهش يافته و دوده از 0,051 g/kW.h به 0,0939 g/kW.h افزايش يافته است. با كاهش كسر جرمي ديزل مقدار واكنش پذيري كلي مخلوط سوخت درون سيلندر كاهش يافته و انرژي سوخت ديرتر آزاد ميگردد. آزاد شدن ديرتر حرارت با كمتر شدن كسر جرمي ديزل، دماي درون محفظه ي احتراق را ديرتر بالا مي برد. بنابراين انبساط به خوبي صورت نگرفته و ماكزيمم فشار افت ميكند. ماهيت احتراق در اين حالت طوري بوده كه IMEP تقريبا ثابت ميماند. افت دماي ناشي از كاهش كسر جرمي ديزل از 28 درصد به 20 درصد، NOx خروجي از درون موتور را از 2,08 g/kW.h به 0,3 g/kW.h كاهش داده و دوده خروجي را از 0,05 g/kW.h به 0,06 g/kW.hافزايش مي دهد

In the present study, Farymann light-duty diesel engine located at Fuel, Combustion, and Emission (FCE) research center of Sharif University of Technology is tested in RCCI mode. For this purpose, gasoline is injected into the intake port and diesel is injected directly into the cylinder. Then for inside investigation of this combustion, a numerical model is developed and NOx and soot emissions are studied. First, the reaction of the light-duty diesel engine to start of injection (SOI) and then to diesel mass fraction with total constant energy is studied. By advancing direct diesel injection from -64 to -74, in-cylinder maximum pressure reduced and IMEP is decreased from 4,38 to 3,9. Because of the lower temperature at early injection, NOx emissions are reduced from 2,8 gr/kW.h to 0,065 gr/kW.h and soot emission is increased from 0,051 gr/kW.h to 0,0939 gr/kW.h. By decreasing diesel mass fraction, the total reactivity of fuel mixture in the cylinder is decreased and the release of fuel energy is retarded. Retarding energy release of fuel by decreasing diesel percentage, causes to decrease in-cylinder temperature. This temperature reduction prevents the suitable in-cylinder gas expansion, so maximum pressure decreased. This temperature reduction that is caused by the diesel percentage reduction from 28% to 20% decrease NOx emission from 2,08 gr/kW.h to 0,3 gr/kW.h and increases soot from 0,05 gr/kW.h to 0,06 gr/kW.h.