شبيه‌سازي ترموسينيتيك چندناحيه‌اي موتور اشتعال تراكمي مخلوط همگن با سوخت تركيبي متان و دي‌متيل‌اتر

Developing a multi-zone thermo-kinetic model to investigate effects of using DME-methane blend in an HCCI engine

موتور اشتعال تراكمي مخلوط همگن (HCCI) طرحي كارآمد از موتورهاي احتراق داخلي براي كاهش مصرف سوخت و آلاينده‌هاي دود خروجي است. هدف اين كار، بررسي شبيه‌سازي چندناحيه‌اي با سينيتيك مفصل شيميايي موتور اشتعال تراكمي مخلوط همگن است تا به بررسي شرائط كاري اين موتور در تركيب مختلف از سوخت دي‌متيل‌اتر و متان پرداخته شود. شبيه‌سازي گسترش يافته با 13 ناحيه و حل سينيتيك مفصل شيميايي متان و دي‌متيل‌اتر، نشان از احتراق دومرحله‌اي سوخت دي‌متيل‌اتر دارد. مقايسه با نتايج تجربي نشان‌دهنده پيش‌بيني مناسب زمان شروع احتراق و الگوي فشار نيز است. پنج تركيب مختلف كه از دي‌متيل‌اتر خالص تا متان خالص تغيير مي‌كند، براي مطالعه اثر سوخت تركيبي انتخاب شده است. بررسي نشان داده است كه در يك شرائط اوليه، متان خالص محترق نمي‌شود اما افزودن دي‌متيل‌اتر واكنش را به سمت شكل‌گيري احتراق پيش مي‌برد. تغييرات مقدار دي‌متيل‌اتر تغييرات چنداني در شروع احتراق ايجاد نمي‌كند اما بشدت قدرت خروجي را تغيير مي‌دهد.

The homogenous charge compression ignition (HCCI) is a promising concept for internal combustion engines to reduce the fuel consumption and exhaust emissions. The main target of the current study is developing a multi-zone thermo-kinetic model for HCCI engines in order to investigate the engine operation in different conditions and effects of using the DME-methane blended fuel on combustion characteristics. The developed 13-zone model included detailed chemical kinetics of DME and methane combustions and clearly showed the two-stage heat release of DME. Comparisons to experimental data showed the precision of the model in predicting SOC and the pressure trend. Five different compositions, varied from the pure DME to the pure methane, were selected to study effects of the blended fuel composition. Results showed that in an initial condition that the pure methane would not ignite, adding DME would lead to a combustion phase. Changing the amount of added DME do not change the SOC distinctly, but strongly affected the engine output power.