بررسی عددی اثرات ترکیب سوخت متان و هپتان نرمال بر عملکرد یک موتور اشتعال تراکمی با واکنش‌پذیری کنترل شده

در این مقاله، یک موتور اشتعال تراکمی با واکنش‌پذیر کنترل شده با سوخت ترکیبی متان و هپتان نرمال به روش دینامیک سیالات محاسباتی به صورت سه‌بعدی و با درنظرگرفتن سینتیک مفصل شیمیایی سوخت ترکیبی به وسیله نرمافزار avlfire  شبیه‌سازی شده است. به منظور اعتبارسنجی حل، نتایج تحلیل موتور با داده‌های تجربی مقایسه شده‌اند. تاثیر تغییر دمای ورودی و همین طور تغییر ترکیب سوخت، بر پارامترهای عملکردی موتور نظیر فشار و دمای داخل سیلندر، نرخ آزادسازی انرژی و آلاینده‌ اکسیدهای نیتروژن، بررسی شده ‌است. نتایج این پژوهش نشان می دهد با افزایش 30 درجه‌ای دمای اولیه نرخ واکنش‌های احتراقی افزایش یافته که منجربه افزایش تولید اکسیدهای نیتروژن می شود. این شرایط شدت صوت را به میزان 10 درصد افزایش داده و منجربه پیش‌انداختن فاز احتراقی به میزان 5 درجه لنگ خواهد شد. اما، از سوی دیگر به علت کاهش بازده حجمی ناشی از افزایش دما، بازده موثر موتور کاهش یافته و فشار موثر متوسط اندیکاتوری نیز  با کاهش 11 درصدی همراه می شود. همچنین، کسر انرژی متان با فرض انرژی ورودی و نسبت هم‌ارزی کل ثابت، از 65 تا 85 درصد افزایش یافته، که منجربه تاخیر در اشتعال 5 درجه ای به علت افزایش عدد اکتان و کاهش واکنش‌پذیری کلی مخلوط شده و به افزایش فشار موثر متوسط اندیکاتوری و کاهش 5 درصدی مصرف ویژه‌ سوخت منتج می‌شود. از طرفی، به علت کاهش دمای احتراق، آلایندگی اکسیدهای نیتروژن نیز کاهش‌ می‌یابد. روند صعودی بهبود شرایط عملکردی موتور تا کسر انرژی 80 درصدی متان بوده است و در کسر انرژی های بیشتر عملکرد موتور با افت همراه می شود. در مجموع بررسی فاز احتراقی نشان می‌دهد که دمای ورودی و ترکیب مخلوط سوخت می‌تواند عامل موثری در کنترل فاز احتراق باشد.

Simulation Study on the Effects of Methane – Normal Heptane Blend Fraction on the Performance of a Reactivity Controlled Compression Ignition (RCCI) Engine

In this paper, the effects of intake temperature and methane energy ratio on emission and combustion phasing in reactivity controlled compression ignition (RCCI) engine have been numerically investigated. In this study, the natural gas injected from inlet port and diesel fuel injected in cylinder directly. For validation, the results of RCCI engine have been compared to experimental data. For this purpose, different parameters such as temperature and pressure in cylinder, rate of heat release rate, soot and NOx compared. Afterwards, the effects of temperature variation from 350 K to 380 K and methane energy ratio variation from 0.65 to 0.85 were studied. The results show that by increasing intake temperature the maximum of pressure, rate of heat release and NOx emission would increase significantly while soot emission decreases. Also by increasing methane energy ratio from 65% up to 85% in the constant intake temperature and pressure, the mixture octane number will be rise, which would lead to an increases in ignition delay up to 5 crank angle so IMEP as an important factor will be enhanced and also NOx emission decreases because of lower combustion temperature .Consideration of intake temperature and methane energy ratio shows this parameter can play an important role on controlling on combustion phasing.