مطالعه عددي اثرهاي همزمان زمانبندي سوخت پيش‌پاشش و هندسه كاسه پيستون در يك موتور RCCI با سوخت گازسنتز/ديزل

Numerical study of the simultaneous effects of pre-injection timing and piston bowl geometry in a RCCI engine with syngas/diesel

اين تحقيق عددي به بررسي همزمان اثرهاي زمانبندي دو مرحله‌اي پاشش سوخت ديزل (مرحله اول در 25 ،40و 55 درجه لنگ قبل از نقطه مرگ بالا و مرحله دوم در10درجه لنگ قبل از نقطه مرگ بالا)، شكل كاسه پيستون (مقعري و كم عمق عريض) در يك موتور ديزل سنگين غير جاده‌اي در شرايط احتراق اشتعال تراكمي واكنش كنترل شونده و در سه حالت احتراق ديزل‌خالص، ديزل-گازسنتز20% و ديزل-گازسنتز40% مي‌پردازد. براي انجام شبيه‌سازي‌ها از نرم‌افزار ديناميك سيالات محاسباتي كانورج و براي شبيه‌سازي‌هاي احتراق از الگوي احتراق SAGEبه همراه يك ساز و كار سينتيك شيميايي كه شامل 72 گونه و 360 واكنش بوده استفاده شد. نتايج نشان داد با افزايش سهم گاز سنتز، سرعت احتراق در مقايسه با حالت ديزل پايه افزايش يافته و سبب رخ دادن شروع احتراق در نقاط نزديك‌تر به نقطه مرگ بالا شده است. استفاده از كاسه پيستون كم عمق عريض درحالت احتراق ديزل– گازسنتز 40% و زمانبندي 55 درجه لنگ قبل از نقطه مرگ بالا سبب كاهش چشمگير نرخ حداكثر فشار در داخل سيلندر نسبت به ساير حالت‌هاي احتراق شده است. همچنين در اين حالت احتراق (ديزل-گازسنتز 40%) ميزان انتشار اكسيدهاي نيتروژن، ذرات دوده و هيدروكربن‌هاي نسوخته به ترتيب برابر با 18/17 ، 015/0 ، 1/0 گرم بر كيلوگرم سوخت است كه اين مقادير در مقايسه با حالت كاركرد ديزل پايه 5/63% ،5/96% و 2/80% كاهش يافته است.

This numerical study the simultaneous impacts of diesel direct Injection Timing (pilot injection at 25-40-55 Crank Angle (CA) Before Top Dead Center (BTDC) and main injection at 10 Crank Angle (CA) Before Top Dead Center (BTDC) ), combustion chamber geometry (re-entrant (baseline), and wide-shallow chamber), and applying syngas (20 and 40% of total energy per cycle) in a heavy-duty off-road RCCI engine. This numerical research conducted using CONVERGE Computational Fluid Dynamic (CFD) code and the SAGE combustion model was used coupled with a detailed chemical kinetic mechanism consist of 72 species and 360 reactions.The results showed that with increasing the syngas to diesel ratio up to 40% caused the combustion speed increased compared to the baseline pure diesel combustion and the start of combustion occurred near the top dead center.also use of the wide-shallow combustion chamber along with diesel injection at 55 CA BTDC at diesel- 40% syngas combustion operating condition significantly reduced the maximum pressure rise rate compared to other combustion conditions.additionly in this combustion condition is respectively Emissions of Nitrogen Oxides (NOx), Particulate Matter (PM) and Hydro-Carbons (HC) are 17.18, 0.015, 0.1 g / kg of fuel Which has decreased by 63.5%, 96.5% and 80.2%, respectively, compared to the baseline pure diesel combustion