اثر نسبت تراكم بر احتراق اشتعال تراكمي مخلوط همگن با استفاده از مدل هوهنبرگ

Influence of compression ratio on combustion of homogeneous charge compression ignition engine using Hohenberg model

به دليل بازده حرارتي بالا و انتشار ناچيز نيتروژون اكسيد و دوده، احتراق اشتعال تراكمي‌ مخلوط همگن در دهه گذشته توجهات بسياري را به خود جلب كرده است. در اين مقاله به شبيه سازي ترموديناميكي موتور اشتعال تراكمي مخلوط همگن با سوخت گاز طبيعي به منظور بررسي اثر نسبت تراكم بر احتراق اشتعال تراكمي مخلوط همگن پرداخته شده است. جهت شبيه سازي از مدل صفربعدي تك ناحيه اي كوپل با سينتيك مفصل شيميايي استفاده شده است. از مدل نيمه تجربي انتقال حرارت هوهنبرگ در مدل تك ناحيه اي استفاده شده است. مدل در نرم افزار متلب توسعه داده شده و جهت تعيين خواص لحظه اي مخلوط از ماژول كانترا بهره گرفته شده است. مدل ترموديناميكي با داده‌هاي تجربي صحت‌سنجي گرديد. اثر نسبت تراكم بر الگوي دماي درون سيلندر، الگوي فشار درون سيلندر، نرخ آزادسازي انرژي، شار حرارتي و حرارت كل تلف شده ارزيابي شد. نتايج نشان دادند كه افزايش نسبت تراكم باعث افزايش حداكثر دما، فشار، نرخ آزادسازي انرژي و شار حرارتي شده است و احتراق را نيز جلو انداخته است. همچنين افزايش نسبت تراكم مقدار حرارت كل از دست رفته را نيز بيشتر كرده است. اين نتايج نشان دهنده عملكرد مناسب مدل نيمه تجربي انتقال حرارت هوهنبرگ در مدل صفربعدي تك ناحيه اي براي موتور اشتعال تراكمي مخلوط همگن با سوخت گاز طبيعي است.

Due to the high thermal efficiency and the low emission of NOx and soot, the homogeneous charge compression ignition engine has attracted much attention in the last decade. In this paper, the thermodynamic simulation of a homogeneous charge compression ignition engine fueled with natural gas is investigated to evaluate the effect of the compression ratio on the combustion of homogeneous charge compression ignition engine. For simulation, a zero-dimensional single zone model coupling with detailed chemical kinetics is used. The semi-empirical Hohenberg heat transfer model is used in the single-zone model. The model has been developed in MATLAB software and the CANTERA module has been used to determine the instantaneous properties of the mixture. The thermodynamic model was validated with experimental data. The effect of compression ratio on in cylinder temperature pattern, in-cylinder pressure pattern, heat release rate, heat flux and total heat loss was evaluated. The results showed that increasing the compression ratio, increased the maximum temperature, pressure, heat release rate and heat flux, and also advanced combustion. Increasing the compression ratio also increases the amount of total heat lost. These results demonstrate the good performance of the Hohenberg semi-empirical heat transfer model in a zero-dimensional single-zone model for a homogeneous mixture combustion engine fueled with natural gas.