تحلیل تجربی و عددی تاثیر بازخورانی گازهای خروجی دما پایین روی عملکرد و آلایندگی موتور رقیق سوز اشتعال جرقه‌ای گاز سوز مجهز به پیش‌محفظه احتراق

در پژوهش حاضر عملکرد یک موتور تک‌سیلندر گازسوز مجهز به پیش محفظه احتراق طراحی‌شده در دانشگاه ارومیه بررسی و تاثیر بازخورانی گازهای خروجی روی عملکرد موتور تجزیه‌وتحلیل شده است. نتایج نشان می‌دهد که استفاده همزمان از پیش‌محفظه احتراق و بازخورانی گازهای خروجی منجر به کاهش قابل توجه اکسیدهای نیتروژن می‌شود. همچنین در نسبت {emery, 2009 #2319}های کم بازخورانی گازهای خروجی میزان هیدروکربن‌های نسوخته کاهش پیدا می‌کند اما در نسبت‌های بالای بازخورانی گازهای خروجی میزان هیدروکربن‌های نسوخته افزایش قابل توجه‌ای می‌یابد. بازخورانی گازهای خروجی، میزان آلاینده مونواکسید کربن را افزایش می‌دهد ولی تاثیر محسوسی روی دی‌اکسید کربن ندارد. با استفاده همزمان از بازخورانی گازهای خروجی و سامانه جرقه‌زنی پیش محفظه احتراق، می‌توان ضمن حفظ تقریبی توان ترمزی موتور، میزان آلاینده‌ها را تا حد زیادی کاهش داد. توان خروجی موتور و فشار متوسط موثر که شاخص‌های اصلی عملکرد موتور هستند به ازای هر 5% بازخورانی گازهای خروجی 3 تا 4% کاهش می‌یابد. نتایج نشان می‌دهد که بازخورانی گازهای خروجی منجر به کاهش سرعت شعله‌های جت خروجی از پیش‌محفظه احتراق شده که در نهایت باعث کاهش پیش‌روی جبهه شعله می‌شود. تحلیل نتایج آزمون تجربی و مدل شبیه‌سازی شده نشان می‌ده که می‌توان در یک موتور مجهز به سیستم پیش‌محفظه احتراق برای بازخورانی گازهای خروجی یک محدوده ایده‌آل تعریف نمود که در آن میزان انتشار آلاینده‌ها در کمترین حالت بوده و توان خروجی موتور نیز تا حد زیادی حفظ شود که در موتور مدل مورد استفاده در این پژوهش بازخورانی گازهای خروجی به میزان 10% محدوده ایده‌آل است.

Experimental and Numerical Investigation of Colded Exhaust Gas Recirculation Effect on Performance and Emission of Lean Burn Spark Ignition Engine with Natural Gas and Pre-Chamber

In the present research, the performance of a singlecylinder engine with a prechamber and natural gas fuel designed in Urmia University has been investigated and the effect of Exhaust Gas Recirculation (EGR) on engine performance has been analyzed. The results indicate that the simultaneous use of the prechamber and the EGR reduces significantly nitrogen oxides emission. Also, the amount of unburned hydrocarbons (HC) decreases in the low EGR, but the amount of HC increases significantly with higher EGR. EGR increases the carbon monoxide (CO) emission but does not have a significant effect on carbon dioxide (CO2) emission. Simultaneous use of EGR and prechamber can reduce the amount of emission while it can maintain the engine braking. The engine power and the indicated mean effective pressures (IMEP) which are the main indicators of the engine's performance, decrease by 3 to 4 percent for every 5 percent of the EGR. The results show that the EGR reduces the velocity of the jet flames out of the prechamber which ultimately reduces the advance of the flame front. Analysis of the results of the experimental test and the simulated model shows that an ideal range for EGR in an engine with a prechamber can be defined in which the emission is minimal and the engine power is maintained. In the engine used in this research, the exhaust gas reaction is in the ideal 10% range.