بررسي جريان يوني در احتراق HCCI سوخت متان

Investigation on Ion Current during HCCI Combustion of Methane

در مطالعه حاضر جريان يوني موجود در احتراق HCCI سوخت متان با استفاده از يك مكانيزم يوني ساده و كاهش يافته شبيه سازي شده است. براي شبيه سازي احتراق HCCI از يك مدل چند منطقه اي استفاده شده است. در ابتدا مدل با استفاده از مكانيزم GRI Mech شبيه سازي شده و دقت آن مورد ارزيابي قرار گرفته است. سپس اين مكانيزم با ثبت واكنش هاي مهم در حين احتراق كاهش يافته و يك مكانيزم كاهش يافته با 21 گونه و 43 واكنش توليد شده است . در مرحله بعد يون ها واكنش هاي يوني به مكانيزم اضافه شده و مكانيزم يوني شامل 26 گونه و 49 واكنش توليد شده است كه شامل هر دو نوع يون هاي مثبت و منفي مي باشد. در مرحله نهايي مكانيزم يوني با استفاده از مدل چند منطقه اي توليد شده جهت شبيه سازي احتراق HCCI سوخت متان مورد استفاده قرار گرفته است. نتايج بدست آمده نشان مي دهند كه مكانيزم يوني مي تواند زمان آغاز احتراق را در موتورهاي HCCI با دقت مطلوبي پيش بيني نمايد. مكانيزم منحني فشار داخل محفظه احتراق را بخوبي پيش بيني نموده و آلاينده هاي خروجي را نيز با دقت مطلوبي تخمين مي زند. نتايج به دست آمده نشان مي دهند كه در انتهاي فرايند احتراق، مقداري از يون هاي مثبت و منفي در داخل محفظه احتراق باقي مي مانند ولي الكترون ها با آغاز احتراق تشكيل شده و در حين احتراق مصرف مي شوند و در مخلوط خروجي از محفظه احتراق مقدار آنها بسيار اندك است.

Ion current during methane oxidation in HCCI engines is simulated using a simplified and reduced ionic chemical kinetics mechanism. A multi zone model is used for HCCI combustion simulation and at first methane combustion is modeled utilizing GRI.Mech mechanism. At the next step the GRI.Mech, is reduced based on its important reactions and a reduced mechanism containing 21 species and 43 reactions is produced. Then ions and their reactions are added to new mechanism and the ionic chemical kinetics mechanism including 26 species and 49 reactions with both of negative and positive ions is formed. Finally the new ionic chemical kinetics mechanism is coupled to multi zone model and HCCI combustion of methane is modeled. The results show that the mechanism can predict start of combustion accurately. In-cylinder pressure and exhaust emissions are predicted well by model. The results indicate that there are some positive and negative ions at exhaust but there is no electron. Electrons are produced and consumed during combustion completely.