بررسي احتراق و آلايندگي در مفهوم احتراق پيش آميخته جزيي در يك موتور دوگانه سوز با استفاده از سوختهاي گاز طبيعي و ديزلي

Investigation of combustion and emissions of natural gas-diesel dual-fuel PPCI engine

مفاهيم احتراق پيش آميخته نظير احتراق اشتعال تراكمي همگن و احتراق پيش آميخته جزيي همگن به سبب كاهش آلاينده هاي خروجي تا يك ميزان كم در كنار بازدهي مناسب، توجه زيادي را به خود معطوف نمودند. تحقيقات اخير نشان مي دهد، مفاهيم احتراق پيش آميخته با استفاده از دو سوخت با اختلاف زياد در ويژگي هاي خود اشتعالي سبب توليد تغييرات واكنش پذيري مخلوط در محفظه احتراق و افزايش زمان تاخير در اشتعال شده و منجر به كاهش همزمان دوده و اكسيد ازت در مقايسه با مفهوم ديزلي مرسوم مي شود. سوخت گاز طبيعي بدليل افزايش ميزان توليد، هزينه پايينتر و آلايندگي كمتر مي تواند با توجه به واكنش پذيري پايين به عنوان يك سوخت مناسب به همراه سوخت ديزل با واكنش پذيري بالا در يك مفهوم احتراق پيش آميخته جزيي استفاده شود. در اين تحقيق نتايج بررسي تجربي يك احتراق پيش آميخته با استفاده از سوخت گاز طبيعي و ديزل ارائه شده و پس از آن بررسي جريان داخل محفظه احتراق با استفاده از تحليل سه بعدي به روش CFD انجام مي شود. نتايج نشان دهنده كاهش همزمان آلاينده هاي دوده و اكسيد ازت و افزايش هيدروكربنهاي نسوخته در حالت پيش آميخته جزيي دوگانه سوز در مقايسه با مفهوم ديزلي مرسوم مي باشد.

Premixed combustion concepts like HCCI and PPCI have attracted much attention, since these concepts offer possibilities to reduce engine out emissions to a low level, while still achieving good efficiency. Recently researchers have shown that premixed combustion concepts with two fuels with a large difference in auto-ignition properties can generate a spatial gradient of fuel-air mixtures and reactivity offers improved fuel efficiency and lower NOx and smoke exhaust emissions when compared to conventional diesel diffusion combustion due to longer ignition delay. The increased availability of natural gas in the world has renewed interest in order to realize fuel cost savings and reduce pollutant emissions due low carbon content. Thus, premixed combustion using natural gas as a less reactive fuel and diesel fuel with a higher reactivity fuel warrants consideration. This study presents results from an experimental study of Natural Gas-Diesel premixed operation on a single cylinder diesel engine. After that, a computational study using the CFD software has been conducted to investigate the in-cylinder phenomena in different situations. The results reveal both low NOx and smoke emissions can be achieved in dual fuel PPCI concept in compared to conventional diesel but at the expense of increasing of unburned hydrocarbon emissions.