مطالعه تاثيرات افزودن جداگانه گازهاي نيتروژن و هيدروژن بر عملكرد و ميزان توليد آلاينده ها در يك موتور اشتعال تراكمي پاشش مستقيم سرعت بالا

Study the Effects of Separate Nitrogen and Hydrogen Addition on Engine Performance and The amount of Pollutant Emissions in a High Speed Direct Injection Diesel Engine

در تحقيق حاضر، به مطالعه و بررسي تاثيرات افزودن جداگانه گازهاي نيتروژن و هيدروژن بر عملكرد و ميزان آلاينده هاي توليدي در يك موتور اشتعال تراكمي پاشش مستقيم سرعت بالا پرداخته شده است. براي اين منظور، ابتدا داده هاي حاصل از شبيه سازي با مقادير تجربي مورد مقايسه قرار گرفته است و تطابق مناسبي جهت پيش بيني مقادير فشار داخل سيلندر، آهنگ رهايي گرما و آلاينده هاي اكسيدهاي ازت، دوده و منواكسيدكربن بدست آمده است. در مطالعه حاضر، از الگوي اشتعال گسترش يافته سه ناحيه-ايي شعله يكنواخت براي پيش بيني فرآيند احتراق بهره برده شده است. در فاز دوم تحقيق، تاثيرات جداگانه افزودن گازهاي نيتروژن و هيدروژن بر اساس درصد حجمي در بازه 2 تا 8 درصد با گام‌هاي 2 درصدي مورد مطالعه و بررسي قرار گرفته است. نتايج اين تحقيق نشان داده است كه با افزودن گاز هيدروژن، ميزان توليد آلاينده هاي مونواكسيدكربن و دوده كاهش يافته است در حالي كه افزودن نيتروژن به دليل كاهش اكسيژن در دسترس در طول فرآيند احتراق، سبب افزايش اين آلاينده ها در مقايسه با حالت پايه موتور (ديزل خالص) شده است.

In current research, the effects of separate Nitrogen and Hydrogen addition on engine performance and the amount of pollutants emissions have been investigated in a High Speed Direct Injection (HSDI) Diesel engine. For this purpose, the numerical results have been firstly compared to experimental data and good agreements have been to estimate the in-cylinder pressure, rate of heat release and the amount of NOx, soot and Co emissions. In current investigation, the ECFM-3z model has been applied to analyze the combustion process. In second phase of this research, the effects of separate Nitrogen and hydrogen addition in a range of 2-8 percent (based on 2% interval) have been studied. The results show that by applying the Hydrogen as a separate additive, the amount of CO and soot have been decreased by 54% and 89%, respectively. while using the separate Nitrogen addition causes the increase of these emissions by 86% and 146% respectively due to decreasing the available oxygen in combustion process compared to the neat diesel baseline engine case.