بررسي تاثير عمق كاسه پيستون بر عملكرد و آلايندگي موتور RCCI

Investigation of the effect of piston bowl depth on RCCI Engines performance and emissions

هدف مطالعه حاضر، بررسي تاثير پارامتر هندسي عمق كاسه پيستون بر عملكرد و آلاينده هاي موتور اشتعال تراكمي كنترل واكنشي مي باشد. جهت نيل به اين هدف ابتدا 5 هندسه مختلف از موتور، با پنج مقدار مختلف عمق كاسه پيستون، توسط نرم افزار كانورج شبيه سازي شده و اثرات تغيير هندسه بصورت سه بعدي مورد بررسي قرار گرفته اند. در اين مطالعه از دو سوخت گاز طبيعي و ديزل به عنوان سوخت با واكنش پذيري كم و واكنش پذيري بالا استفاده شده است. گاز طبيعي به همراه هوا در حين فرايند تبادل گاز وارد محفظه احتراق شده و سوخت ديزل از طريق انژكتور به داخل محفظه احتراق تزريق ميشود. نتايج حاصل از شبيه سازي در توافق خوبي با نتايج تجربي در شرايط مختلف كاركردي موتور مي باشد. نتايج به دست آمده نشان مي دهند كه افزايش عمق كاسه پيستون سبب افزايش چشم گير انتقال حرارت به ديواره هاي سيلندر شده و دماي مخلوط داخل محفظه احتراق را كاهش مي دهد، كه همين امر باعث كاهش بازده انديكه ناخالص موتور مي گردد. به علاوه با افزايش عمق كاسه پيستون، مقدار آشفتگي جريان نيز افزايش يافته و دو عامل انتقال حرارت و كيفيت اختلاط را تحت تاثير قرار مي دهد.

The main purpose of the present work is to investigate the effect of the piston bowl depth on reactivity controlled compression ignition engines performance and emissions characteristics. For this purpose, five different combustion chamber geometries with different piston bowl depths are simulated by Converge software. In this study, two fuels containing natural gas and diesel were used as low reactivity and high reactivity fuels. Natural gas is injected into the inlet port and mixed with air to introduce homogeneously into the combustion chamber and diesel fuel is injected into the combustion chamber during compression stroke. The model is validated against experimental data at different engine operating conditions and the model results are in good agreement with corresponding experimental data. The results show that the increase of the piston bowl depth causes to increase heat transfer to the cylinder walls and reduce the in-cylinder temperature, which leads to reduction of the gross indicated efficiency. Increase of piston bowl depth causes to increase of in-cylinder turbulence and affects heat transfer to cylinder walls and air-fuel mixing quality.