عنوان

تاثیر زمان¬بندی و مدت¬زمان تزریق سوخت دیزل بر عملکرد و آلایندگی موتور اشتعال تراکمی با واکنش¬پذیری کنترل شده، با احتراق سوخت دوگانه بیوگاز اصلاح شده-دیزل

پ۲۸۱۲۵

per

تاثیر زمان¬بندی و مدت¬زمان تزریق سوخت دیزل بر عملکرد و آلایندگی موتور اشتعال تراکمی با واکنش¬پذیری کنترل شده، با احتراق سوخت دوگانه بیوگاز اصلاح شده-دیزل

علی صدری جهانشاهی

مهندسي مکانیک

۱۴۰۱

۹۰ص.

سی دی

کارشناسی ارشد

مهندسي مکانیک گرایش تبدیل انرژی

۱۴۰۱/۱۱/۱۲

در پایان‌نامه حاضر، تاثیر استفاده از سوخت¬های گازسنتزی، بیوگاز و بیوگاز تصحیح شده با نسبت¬های جایگزینی 20% و 40% و همچنین تاثیر زمان¬بندی و استراتژی بهینه تزریق سوخت دیزل بر عملکرد، کارایی و آلایندگی یک موتور اشتعال تراکمی با واکنش-پذیری کنترل شده بررسی شد. در تمامی حالات مورد بررسی فشار پاشش سوخت، پروفیل پاشش سوخت، طول زمان کل پاشش سوخت، دمای ورودی گازها، انرژی ورودی، دور موتور و همچنین نسبت هم¬ارزی کلی ثابت نگه¬داشته شد. نتایج حاصل عبارتست از: افزودن سوخت¬های گازسنتزی، بیوگاز و بیوگاز تصحیح شده به عنوان سوخت با واکنش¬پذیری پایین سبب کاهش دمای گازهای داخل محفظه احتراق و افزایش فشار درون سیلندر می¬شود. بیشترین کاهش دما مربوط به سوخت بیوگازتصحیح شده با نسبت جایگزینی 40% به مقدار 32/5% و بیشترین افزایش فشار نیز متعلق به سوخت بیوگاز تصحیح شده با نسبت جایگزینی 40% و به میزان 35/10% است. همچنین در تمامی حالات شاهد افت توان هستیم که کمترین مقدار افت توان به میزان 73/0% مربوط به گازسنتزی با نسبت جایگزینی 20% و بیشترین افت توان توسط سوخت بیوگاز با نسبت جایگزینی 40% و به میزان 18/9% می¬باشد. شبیه¬سازی¬های مدل RCCI نشان می¬دهد که با افزایش نسبت جایگزینی سوخت به¬خصوص در سوخت¬های دارای گونه اکسیژن سرعت نفوذ شعله افزایش و به¬طبع آن تاخیر احتراق کاهش می¬یابد. با افزایش نسبت جایگزینی سوخت بیوگاز و به-خصوص سوخت بیوگاز تصحیح شده، و کاهش دمای گازهای داخل محفظه احتراق مقدار انتشار آلاینده هیدروکربن های نسوخته افزایش می-یابد. درحالی¬که سوخت¬های مذکور از لحاظ آلایندگی اکسیدهای نیتروژن بهینه می¬باشند. سوخت گازسنتزی به علت دارا بودن بیشترین درصد گونه هیدروژن بین سوخت¬های مقایسه شده و خواص ذکر شده در بین حالات مختلف موتور RCCI بیشترین دما محفظه احتراق، کمترین کاهش توان، کمترین مقدار آلایندگی دوده و هیدروکربن های نسوخته را به خود اختصاص داد. این درحالی است که از لحاظ آلایندگی اکسیدهای نیتروژن اصلا بهینه نمی¬باشد. استفاده از استراتژی بهینه تزریق سوخت در مقادیر 1% و 2% ضمن کاهش تاخیر زمان احتراق از ایجاد احتراق ضربه¬ای یا ناک جلوگیری می¬کنند. استراتژی بهینه تزریق سوخت، نسبت¬های هم¬ارزی منطقه¬ای نزدیک به نسبت هم¬ارزی کلی را به¬وجود می¬آورد و در نتیجه به علت عدم وقوع نسبت¬های هم¬ارزی منطقه¬ای خیلی بالا و همگن بودن ترکیب سوخت و هوا کمبود اکسیژن به وجود نمی¬آید و باعث کاهش آلایندگی منوکسید کربن می¬شود. استراتژی بهینه تزریق سوخت با افزایش انرژی جنبشی توربولانسی و همچنین جبران منطقی کاهش دمای محفظه احتراق به خصوص در سوخت بیوگاز تصحیح شده باعث کاهش مقدار آلایندگی هیدروکربن¬های نسوخته و ذرات دوده می¬شود. محدودیت مقدار پیش¬پاشش و زمان¬بندی آن، وقوع احتراق ضربه¬ای یا ناک می¬باشد بنابراین پیش-پاشش¬های 4% و 5% که اکثرا باعث ایجاد ضربه شدند مناسب نمی¬باشند. استراتژی بهینه تزریق سوخت به خصوص در مقدار 1% باعث کاهش بهینه مقادیر آلایندگی و جبران اندک توان از دست رفته در موتور RCCI نسبت به موتور دیزلی می¬شود.

AbstractIn this thesis, the effect of using syngas, biogas and reformed biogas with substitution ratio of 20% and 40%, as well as the effect of the timing and optimal strategy of diesel fuel injection on the performance, efficiency, and emissions of a reactivity controlled compression ignition are investigated. Became in all investigated situations, the fuel injection pressure, fuel injection profile, total fuel injection time, inlet temperature, input energy, engine speed, and the equivalence ratio were kept constant. The results are: adding syngas, biogas and reformed biogas as low reactivity fuel causes the temperature of gases inside the combustion chamber to decrease and the pressure inside the cylinder to increase. The highest temperature decrease is related to the reformed biogas fuel with a substitution ratio of 40% to the value of 5.32% and the highest pressure increase also belongs to the reformed biogas fuel with a substitution ratio of 40% and to the amount of 10.35%. We also see power loss in all cases, the lowest value of power loss is 0.73% related to gas synthesis with 20% substitution ratio and the highest power loss is due to biogas fuel with 40% substitution ratio and 9.18%. The simulations of the RCCI model show that with the increase in the fuel substitution ratio, especially in oxygen containing fuels, the flame speed increases and, of course, the ignition delay decreases. By increasing the substitution ratio of biogas fuel and especially reformed biogas fuel, and reducing the temperature of the gases inside the combustion chamber, the emission of unburned hydrocarbons increases. While the aforementioned fuels are optimal in terms of nox emissions. Due to having the highest percentage of hydrogen species among the compared fuels and the mentioned properties, among the different states of the RCCI engine, the syngas fuel had the highest combustion chamber temperature, the lowest power reduction, and the lowest amount of soot and unburned hydrocarbon emissions. This is while it is not optimal at all in terms of nox pollution. Using the optimal strategy of fuel injection in amounts of 1% and 2%, while reducing the ignition time delay, prevents knock ignition. The optimal fuel injection strategy creates regional equivalence ratios close to the overall equivalence ratio, and as a result, due to the absence of very high regional equivalence ratio and the homogeneity of the fuel and air mixture, oxygen deficiency does not occur and reduces carbon monoxide emissions. The optimal strategy of fuel injection by increasing the turbulence kinetic energyas well as logically compensating the temperature reduction of the combustion chamber, especially in corrected biogas fuel, reduces the amount of unburned hydrocarbons and soot particles. The limitation of pilot injection amount and its timing is the occurrence of knock ignition, so 4% and 5% pilot injection, which mostly cause knocks, are not suitable. The optimal strategy of fuel injection, especially in the amount of 1%, causes an optimal reduction of the emission values and a small compensation of the lost power in the RCCI engine compared to the diesel engine

Impacts of diesel injection timing and diesel injection duration on performance and emissions of reactivity controlled compression ignition engine with reformed biogas/diesel dual-fuel combustion

‏صدری جهانشاهی،

‏علی

تهیه کننده

یاری دریامان،

‏محمودی،

‏ مرتضی

‏رضا

استاد راهنما

استاد مشاور

‏تبریز