توصیف احتراق اشتعال تراکمی کنترل واکنشی با گونه‌های مهم تولید و مصرف شده

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی شریف تهران ایران

چکیده

ا
احتراق RCCI، برای موتورهای دیزلی، کاستی‌های مربوط به آلایندگی موتورهای دیزلی را، با حفظ سایر مزایای آن‌ها، تا حد زیادی برطرف می‌کند. در پژوهش‌های قبلی، بیشتر کارکرد و آلاینده‌های خروجی از موتور با احتراق RCCI بررسی شده، در حالی‌که در این پژوهش احتراق نوع RCCI از دیدگاه گونه‌های تولید و مصرف‌شده به ­صورت عددی مورد مطالعه قرار گرفته و نقش گونه‌های مختلف در حین فرایند احتراق مطالعه می‌شود. در این احتراق (RCCI) بنزین به ­صورت پاشش درگاهی و دیزل به­صورت پاشش مستقیم انجام گرفته است. بررسی صورت­ گرفته نشان داد که آزادسازی انرژی ابتدا با دیزل شروع شده و آزادسازی انرژی اولیه‌ای انجام می‌شود و پس از آن انرژی بنزین آزاد می‌شود.  پدیدار­شدن گونه‌ فرمالدهید شروع احتراق شعله سرد و مصرف سوخت دیزل را نشان داده و تولید رادیکال هیدروکسیل نیز هم‌زمان با آزادسازی انرژی بنزین صورت می‌پذیرد. همچنین، مقداری از گونه‌ فرمالدهید با شروع تولید رادیکال هیدروکسیل مصرف می‌شود. آزادسازی اولیه‌ انرژی، که ابتدا با سوخت دیزل شروع شده و سپس با سوخت بنزین ادامه می‌یابد، تأثیرات مثبتی به­دنبال دارد. اولاً، با این گونه آزادسازی ترتیبی، انرژی به‌ تدریج آزادشده و دمای درون سیلندر افزایش ناگهانی نمی‌یابد بنابراین، باعث کاهش تلفات انرژی می‌شود. ثانیاً اکسیدهای ‌نیتروژن به­دلیل پایین‌تر­بودن دمای محلی کمتر تولید می‌شوند. در ادامه نیز دو زمان شروع پاشش 74- و 64- درجه لنگ و دو درصد حجمی سوخت دیزل 28 و 20 درصد مطالعه و مشاهده شد که زمان شروع احتراق اولیه تقریبا به این دو پارامتر وابسته نیست و در یک زاویه‌ لنگ مشخص رخ می‌دهد. بنابراین، شروع احتراق اولیه فقط وابسته به دماست. اما به ­دلیل اینکه شروع احتراق اصلی علاوه­ بر دما به نسبت هم ­ارزی نیز وابسته است دو متغیر زمان شروع پاشش و مقدار سوخت دیزل تاثیر خود را در این بخش نشان می‌دهند.

کلیدواژه‌ها


  1. M. Lackner, A. Palotas and F. Winter, Combustion: from basics to applications, John Wiley & Sons, 2013.
  2. R. D. Reitz and G. Duraisamy, "Review of high efficiency and clean reactivity controlled compression ignition (RCCI) combustion in internal combustion engines," Progress in Energy and Combustion Science,. 46, pp. 12-71, 2015.
  3. K. Poorghasemi, R. K. Saray, E. Ansari, B. K. Irdmousa, M. Shahbakhti, and J. D. Naber, "Effect of diesel injection strategies on natural gas/diesel RCCI combustion characteristics in a light duty diesel engine," Applied Energy, 199, pp. 430-446, 2017.
  4. M. Pandian and A. Krishnasamy, "A Comparison of Conventional and Reactivity Controlled Compression Ignition (RCCI) Combustion Modes in a Small Single Cylinder Air-Cooled Diesel Engine," SAE Technical Paper, 148-7191, 2017.
  5. S. Kook, C. Bae, P. C. Miles, D. Choi, and L. M. Pickett, "The influence of charge dilution and injection timing on low-temperature diesel combustion and emissions," SAE Technical Paper, 148-7191, 2005.
  6. R. M. Hanson, S. L. Kokjohn, D. A. Splitter, and R. D. Reitz, "An experimental investigation of fuel reactivity controlled PCCI combustion in a heavy-duty engine," SAE international journal of engines, 3, NO. 1, pp. 700-716, 2010.
  7. J. Benajes, S. Molina, A. García, E. Belarte, and M. Vanvolsem, "An investigation on RCCI combustion in a heavy duty diesel engine using in-cylinder blending of diesel and gasoline fuels," Applied Thermal Engineering, 63, NO. 1, pp. 66-76, 2014.
  8. A. H. Kakaee, A. Nasiri-Toosi, B. Partovi, and A. Paykani, "Effects of piston bowl geometry on combustion and emissions characteristics of a natural gas/diesel RCCI engine," Applied Thermal Engineering, 102, pp. 1462-1472, 2016.
  9. A. H. Kakaee, B. Partovi, A. Paykani, and A. Toosi, "Effects of piston bowl geometry on combustion and emissions characteristics of a natural gas/diesel RCCI engine," (in eng), The Journal of Engine Research, Research Study 40,NO. 40, pp. 59-70, 2015.
  10. A. Paykani, A. H. Kakaee, P. Rahnama, and R. D. Reitz, "Effects of diesel injection strategy on natural gas/diesel reactivity controlled compression ignition combustion," Energy, 90, pp. 814-826, 2015.
  11. M. Renganathan and T. K. R. Rajagopal, "Computational Study of HCCI-DI Combustion at Preheated and Supercharged Inlet Air Conditions," SAE Technical Paper, 148-7191, 2014.
  12. M. Mohebbi, M. Reyhanian, V. Hosseini, M. F. M. Said, and A. A. Aziz, "Performance and emissions of a reactivity controlled light-duty diesel engine fueled with n-butanol-diesel and gasoline," Applied Thermal Engineering, 134, pp. 214-228, 2018.
  13. H. Wang, M. Yao, and R. D. Reitz, "Development of a reduced primary reference fuel mechanism for internal combustion engine combustion simulations," Energy & Fuels, 27, NO. 12, pp. 7843-7853, 2013.
  14. J. C. Beale and R. D. Reitz, "Modeling spray atomization with the Kelvin-Helmholtz/Rayleigh-Taylor hybrid model," Atomization and sprays, 9, NO. 6, 1999.
  15. P. J. O'Rourke, "Statistical properties and numerical implementation of a model for droplet dispersion in a turbulent gas," Journal of Computational Physics, 83, NO. 2, pp. 345-360, 1989.
  16. P. J. O'Rourke and A. Amsden, "A spray/wall interaction submodel for the KIVA-3 wall film model," SAE transactions,pp. 281-298, 2000.
  17. K. Hanjalić, M. Popovac, and M. Hadžiabdić, "A robust near-wall elliptic-relaxation eddy-viscosity turbulence model for CFD," International Journal of Heat and Fluid Flow, 25, NO. 6, pp. 1047-1051, 2004.
  18. J. Dukowicz, Quasi-Steady Droplet Change in the Presence of Convection, Informal Report Los Alamos Scientific Laboratory, Los Alamos, N. Mex., USA, LA7997-MS.
  19. S. L. Kokjohn, R. M. Hanson, D. Splitter, and R. Reitz, "Fuel reactivity controlled compression ignition (RCCI): a pathway to controlled high-efficiency clean combustion," International Journal of Engine Research, 12, NO. 3, pp. 209-226, 2011.
  20. F. U. M. Version, "AVL List GmbH Graz," ed: Austria, 2014.