پيش بيني زمان شروع احتراق موتور اشتعال تراكمي سوخت همگن به روش مقدار متوسط

Predicting HCCI auto-ignition timing by a mean value method

امروزه موتورهاي اشتعال تراكمي سوخت همگن، انديشه اي نوين براي كاهش مصرف سوخت و آلاينده هاي توليدي موتور محسوب مي شوند. به همين علت بررسي هاي گوناگوني در اين زمينه انجام شده است. در اين گونه موتورها مخلوط همگن هوا و سوخت طي مرحله تراكم تا حدي فشرده مي شود كه به شرايط خوداشتعالي رسيده و محترق شود. به همين سبب كنترل احتراق به صورت كامل امري دشوار به نظر مي رسد. با وجود تلاش هاي فراوان انجام شده در اين زمينه، نياز به ارائه مدل كنترلي به منظور كنترل فرآيند احتراق احساس مي شود. قبل از تعريف يك مدل كنترلي به مدلي كنترل گرا كه در زمان مناسب به پيش بيني شرايط احتراق بپردازد، نياز است كه لازمه ايجاد چنين مدلي وجود رابطه اي براي پيش بيني زمان شروع احتراق با دقت و سرعت مناسب مي باشد. در اين مقاله به معرفي چنين رابطه اي بر اساس روش مقدار متوسط و با كمك نتايج حاصل از يك مدل تك ناحيه اي با در نظر گرفتن سينتيك مفصل شيميايي پرداخته شد. نتايج حاكي از دقت بالاي رابطه ي مطرح شده و نيز شدت اندك وابستگي آن به هندسه موتور است. همچنين مقدار ميانگين مشتق سوم فشار بر حسب درجه لنگ در لحظه شروع احتراق براي موتورهاي مورد نظر گزارش شده كه يكي از مهمترين معيارهاي تعيين زمان شروع احتراق در كاربردهاي كنترلي است.

In recent years, Homogeneous Charge Compression Ignition (HCCI) engines are a promising idea to reduce emissions and fuel consumption of internal combustion engines. Thus many researchers and industries have focused on this topic. Combustion phasing control in HCCI engines is the main problem in HCCI commercialization; thus, a novel management system to control HCCI combustion phasing is needed. Understanding the effects of engine cycle initial condition on the start of combustion (SOC) is essential to predict and control the auto-ignition timing. In this paper, a single zone thermodynamics model considering detailed chemical kinetic has been used to investigate the effect of engine inlet parameters on SOC. As a result, an interpolated relation with respect to mean value method was introduced to be used in control-oriented models. The third derivation of pressure due to crank angle is either calculated as the most important SOC indicator in control utilization. The results show proper accuracy and low dependency to engine specification of the introduced relation.