ارزيابي مقايسه اي پارامترهاي موثر بر مشخصه هاي عملكردي يك موتور اشتعال تراكمي همگن

A comparative assessment of effective parameters on a characteristic of homogeneous charge compression ignition engine

موتورهاي اشتعال تراكمي همگن با قابليت توليد اندك آلاينده هاي اكسيدهاي نيتروژن و دوده و انعطا ف پذيري بالا در استفاده از سوخت هاي گوناگون، جايگزين بسيار مناسبي براي موتورهاي ديزلي مرسوم هستند. استفاده از سوخت گاز طبيعي به دليل عدد اكتان بالا ميل كم به احتراق خودبه خودي، نيازمند تغيير شرايط ورودي و عملكردي موتور جهت بهبود زمان بندي مناسب احتراق است. در اين تحقيق، تاثير افزودن گازهاي بازخوران، دماي ورودي و نسبت تراكم بر احتراق سوخت پايه ي گاز طبيعي در موتور تجربي CFR مورد بحث و بررسي قرار گرفته است. براي اين كار از مدل ترموديناميكي چندناحيه اي با سينتيك مفصل شيميايي، با در نظر گرفتن توزيع چگالي احتمال براي چينه بندي شرايط اوليه دمايي و نيز گازهاي پس ماند استفاده شده است. براي رسيدن به نتايج كاربردي، عوامل تاثيرگذار بر زمان آغاز احتراق، توان، بازده موتور و ميزان آلاينده هاي خروجي مورد بررسي و مقايسه قرار گرفته اند. نتايج نشان دادند كه استفاده از مدل چندناحيه اي و تعيين شرايط اوليه دمايي و توزيع جرمي درنواحي مختلف مي تواند مدل دقيق تري از پارامترهاي خروجي موتور ارايه دهد. نتايج نشان مي دهند كه افزودن گازهاي بازخوران سبب كاهش فشار متوسط انديكاتوري، توان انديكاتوري و افزايش مصرف سوخت ويژه مي شود. با افزايش مصرف ويژه ي سوخت، بازده حرارتي كاهش و با كاهش دماي احتراق ميزان توليد اكسيد هاي نيتروژن كاهش يافته است. با كاهش دماي ورودي، براي پيشگيري از احتراق ناقص، افزايش نسبت تراكم محفظه احتراق ضروري است. از سوي ديگر افزايش بيش از حد نسبت تراكم سبب افزايش بيشينه فشار مي شود.

Homogeneous Charge Compression Ignition (HCCI) engines due to NOx and soot emission reduction and also their high flexibility in using different fuel blends are suitable alternative for conventional diesel engines. Due to high octane number of natural gas and low propensity to auto ignition, use of this fuel as a primary fuel requires changing initial and operating condition of engine for improving ignition timing. In this study, effects of the increase of exhaust gas recirculation, intake temperature and compression ratio on natural gas combustion has been investigated in the CFR engine, using a multi zone thermodynamic model with detailed chemical kinetics and including probability distribution function of initial temperature condition and residual gases in the cylinder. To achieve practical results, start of combustion, output power, efficiency and pollutants have been detailed separately. The results showed that multi-zone model and defining initial conditions of temperature and residual distribution can represent more accurate model of operating parameters of engine. The results show that with the addition of EGR the IMEP, indicated power and the specific fuel consumption is reduced. Increasing in specific fuel consumption will decrease thermal efficiency and reduction in combustion temperature will decrease NOx pollutant. Meanwhile preheating can be neglected with increasing compression ratio to prevent misfiring. Of course, increasing of compression ratio causes increasing the maximum pressure.