گسترش بازه ي عملكردي در يك موتور اشتعال تراكمي مخلوط همگن با سوخت گاز طبيعي با بهره‌گيري از چينه بندي دمايي و مخلوط در محفظه احتراق

Operating Range Expansion in a HCCI Natural Gas Engine Using Charge and Thermal Stratification in Combustion Chamber

ناحيه عملكردي در موتورهاي اشتعال تراكمي مخلوط همگن (HCCI) با دو مرز مجزا از وقوع كوبش در بارهاي بالا و خاموشي شعله يا احتراق ناقص در بارهاي پايين محدود مي شوند. مهمتر از همه، هيچ روش مستقيمي براي پايش زمان احتراق در موتور HCCI وجود ندارد. در اين تحقيق، مطالعه تجربي به منظور بررسي تأثير چينه ­بندي دمايي و چينه­ بندي تركيب و توزيع سوخت براي گسترش بازه­ ي عملكردي در يك موتور HCCI با گاز طبيعي انجام شده است. بنابراين، از يك موتور تك استوانه ­اي با سوخت گاز طبيعي براي بررسي عوامل موثر بر شرايط عملكردي شامل تركيب نسبت گازهاي بازگرداني شده به نسبت هوا به سوخت، گاز تبديل و شمع نقطه ملتهب استفاده شده است. نتايج نشان مي ­دهد كه افزايش نسبت گازهاي بازگرداني شده با توجه به رقيق نمودن مخلوط، بازۀ عملكردي را به سمت نواحي غني گسترش مي­دهد. بنابراين امكان دستيابي به توان­هاي بيشتر فراهم مي­ شود. استفاده از گاز تبديل بازۀ عملكردي را به سمت مخلوط رقيق گسترش مي­دهد و امكان دستيابي به نقاط قابل قبول در اين نواحي را بيشتر مي ­كند. شمع نقطۀ ملتهب با توجه به بر هم زدن شرايط همگن دمايي در داخل محفظه، در عين حالي­ كه موجب پيش افتادن احتراق مي­ شود، طول مدّت احتراق را مي ­افزايد.

HCCI operating window has two distinct boundaries of knock at higher load region and misfiring/partial burning at lower load region. Moreover, there is no conventional direct way of controlling combustion timing in an HCCI engine. In this research, experimental study were carried out to investigate the effect of thermal and charge stratification on expansion of the operating range of a natural gas HCCI engine. To achieve this aim, a single-cylinder natural gas HCCI engine was used to characterize the effect of key operating conditions, including λ/EGR combination, reformer gas and glow plug tip temperature. The results reveal that increasing EGR ratio because of diluent effect on mixture; move the operation region towards rich boundary. So, it allows for more power. Reformer gas expands operating range toward lean mixtures and increases acceptable points in these region. The glow plug due to the disruption of homogeneous temperature inside the combustion chamber advances the start of combustion and increases the ignition duration.