30305

بررسي تاثير روش هاي مختلف افزودن آب بر مشخصات احتراقي و آلايندگي يك موتور با احتراق تراكمي واكنش پذير

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك- مهندسي خودرو - قواي محركه خودرو

1399

1402/4/31

حسن كاكايي

مهندسي خودرو

احتراق اشتعال تراكمي واكنش پذيرپايشي (RCCI ) راهكار احتراقي جديدي است كه در آن مخلوط سوخت و هوا توسط پاشش سوختي با واكنش پذيري ضعيف در مسير ورودي همراه با پاشش چند مرحلهاي بهينه-ي سوختي با واكنش پذيري قوي در داخل محفظه فراهم مي¬شود. هندسه¬ي محفظه¬ي احتراق تأثيرفراواني بر آلايندگي موتور(RCCI) به ويژه كاهش آلاينده¬هاي هيدروكربن¬هاي نسوخته دارد. با احتراق تراكمي كنترل شده با واكنش (RCCI) نويد داده مي¬شود حالت احتراق در دماي پايين كه موفقيت چشمگيري در زمينه بهبود بهره وري حرارتي و كاهش انتشار NOx و دوده به حدود صفر ثبت كرده است اما داراي مصرف سوخت خاص بالا، هيدروكربن نسوخته (UHC) و آلايندگي همچون مونوكسيدهاي كربن(CO) است. علاوه بر اين، RCCIبه كنترل مرحله احتراق و افزايش بارها به سطوح بالاتر نياز دارد. محققان متعددي از استراتژي¬هاي مختلفي مانند استفاده از ميزان چرخش مجدد گاز اگزوز (EGR) و كنترل دوگانه سوز براي بهبود عملكرد احتراق و ويژگي¬هاي انتشار RCCI استفاده كردند اما توجه كمي به برخي از استراتژي ها مانند استفاده از تزريق مستقيم دوگانه، سوخت¬هاي زيستي اكسيژنه و مواد افزودني سوخت صورت گرفت. علاوه بر اين، بيشتر محققان بدون بررسي تأثيرات تركيبي بسياري از استراتژي¬ها در يك زمان، يك استراتژي را در نظر مي¬گيرند. از اين رو، اين روش به استراتژي¬ها و روش¬هاي تركيبي براي كنترل موثر و بهبود عملكرد نياز دارد. در اين بررسي خلاصه¬ي فعاليت¬هاي تحقيقاتي قبلي و بررسي¬هاي اخير در مورد عملكرد موتور RCCI و ويژگي¬هاي انتشار را با هدف يافتن اطلاعات در مورد روش¬ها و استراتژي¬هاي احتراق RCCI فعلي ضمن شناسايي كاستي¬ها بررسي كرده است. سرانجام، برخي از چالش هاي RCCI كه بر سازگاري آن براي تجاري سازي موثر تأثير مي¬گذارد، با توجه به ادغام استراتژي ها مشخص شده و مناطقي كه براي پيشرفت بيشتر در حالت احتراق به تلاش بيشتري نياز دارند، پيشنهاد شد. كاهش مصرف سوخت و آلايندگي¬ها و نيز افزايش توان و بازدهي از اهداف مهم پژوهش¬هاي حوزه موتورهاي درونسوزند. با توجه به اثرات مثبت افزودن آب به سوخت ستان بالا در يك موتور درونسوز دما پايين، اين مقاله به اثر تغيير دماي آب اضافه شده به سوخت ستان بالا و بصورت مايع و بخار در يك موتور درونسوز اشتعال تراكمي با واكنش پذيري كنترل شده و سوخت دوگانه اتانول- ديزل مي پردازد. دماي آب مايع در بازه در نظر گرفته شده تغييري نمي كند و با دماي سوخت ستان بالا برابر است. در اين راستا، در حالي كه مشخصه توان خروجي تقريباً ثابت نگه داشته شده است، آب با نسبت¬هاي جرمي مختلف جايگزين ديزل مي¬شود، به گونه¬اي كه بار اول ميزان كاهش سوخت معادل مقدار آب افزوده باشد و براي بار دوم با ثابت نگه داشتن جرم ديزل آب اضافي بر وزن ديزل افزوده مي¬شود وجرم ديزل بدون تغيير باقي ميماند. براي شبيه سازي عددي، از نرم افزاركانورج سي اف دي‌كوپل با كد سينتيك مفصل شيميايي استفاده شد. با مقايسه نتايج عددي با نتايج آزمايشگاهي در شرايط مشابه، نتايج عددي اعتبارسنجي شدند. نتايج نشان مي‌دهند كه پاشش آب تاثيرات زيادي بر مشخصات ترموديناك، آلايندگي و عملكردي موتور دارد.

1402/10/17

Investigating the effect of different ways of adding water on the combustion characteristics and emissions of RCCI engine

7/21/2024 12:00:00 AM

Reactive Controlled Compression Ignition (RCCI) is a new combustion solution in which the fuel-air mixture is provided by injecting fuel with weak reactivity in the inlet path along with multi-stage injection of optimal fuel with strong reactivity inside the chamber. The geometry of the combustion chamber has a significant effect on the engine pollution (RCCI), especially the reduction of unburned hydrocarbons. Reaction Controlled Compression Ignition (RCCI) promises a low-temperature combustion mode that has shown significant success in improving thermal efficiency and reducing NOx and soot emissions to nearly zero, but with high specific fuel consumption, unburned hydrocarbons (UHC) and pollution such as carbon monoxide (CO). In addition, RCCI requires control of the combustion phase and increasing loads to higher levels. Several researchers have used different strategies such as the use of exhaust gas recirculation (EGR) rate and dual fuel control to improve the combustion performance and emission characteristics of RCCI, but little attention has been paid to some strategies such as the use of dual fuel direct injection. Oxygenated biologicals and fuel additives were made. In addition, most researchers consider one strategy without examining the combined effects of many strategies at the same time. Therefore, this method needs strategies and combined methods for effective control and performance improvement. In this review, a summary of previous research activities and recent reviews on RCCI engine performance and emission characteristics has been reviewed with the aim of finding information on current RCCI combustion methods and strategies while identifying shortcomings. Finally, some of the challenges of RCCI that affect its adaptability for effective commercialization are identified with respect to the integration of strategies and areas that need more effort for further progress in combustion mode are suggested. Reducing fuel consumption and emissions as well as increasing power and efficiency are important goals of research in the field of internal combustion engines. Considering the positive effects of adding water to high cetane fuel in a low temperature internal combustion engine, this article examines the effect of changing the temperature of water added to high cetane fuel in liquid and vapor form in a compression ignition internal combustion engine with controlled reactivity and dual fuel Ethanol-diesel pays. The liquid water temperature does not change in the considered range and is equal to the high cetane fuel temperature. In this regard, while the characteristic of the output power is kept almost constant, water is replaced by diesel with different mass ratios, so that the first time the amount of fuel reduction is equal to the amount of added water, and the second time with Keeping the mass of diesel constant, additional water adds to the weight of diesel and the mass of diesel remains unchanged. For numerical simulation, Converge CFD studio software with chemical joint kinetics code was used. By comparing the numerical results with the laboratory results in similar conditions, the numerical results were validated. The results show that water spraying has great effects on thermodynamic characteristics, emissions and performance of the engine.

احتراق اشتعال تراكمي واكنش پذير , احتراق حالت سرد

Reactive controll compression ignition , Low Temprature combustion

Ata Ahmadabadi

Dr. Hassan Kakaei