بررسي تاثير افزودن آب بر عملكرد و آلايندگي موتورهاي بارهمگن ‌اشتعال تراكمي ‌تغذيه شده با سوخت هپتان نرمال

Investigation on Effects of Water Addition on Performance and Emissions of an n-heptane Fueled Homogeneous Charge Compression Ignition Engine

هدف از مطالعه حاضر بررسي تاثير افزودن آب بر احتراق همگن سوخت هپتان نرمال است. جهت نيل به هدف مذكور يك موتور بارهمگن ‌اشتعال تراكمي ‌با استفاده از يك مدل ترموديناميكي چند منطقه‌اي شبيه‌سازي شده است. سوخت موتور مورد نظر هپتان نرمال بوده كه فرايند احتراقي آن با استفاده از يك مكانيزم سينتيك شيميايي شبه توسعه يافته شبيه‌سازي شده است. در ابتدا دقت مدل در پيش بيني عملكرد و آلاينده‌هاي احتراق همگن سوخت هپتان نرمال با استفاده از داده‌هاي تجربي ارزيابي شده و سپس مقادير مختلف آب به مخلوط سوخت و هواي داخل محفظه افزوده شده و اثرات آن بر عملكرد و آلايندگي موتور بررسي شده‌اند. نتايج به دست آمده نشان ‌مي‌دهند كه افزودن آب، بيشينه دما و فشار داخل محفظه احتراق را كاهش داده و سبب به تاخير افتادن آغاز احتراق ‌مي‌شود. افزودن مقادير بالاي آب، سبب بدسوزي شده، بازده حرارتي موتور را به طور محسوسي كاهش داده و آلاينده‌هاي خروجي از موتور را افزايش ‌مي‌دهد. بيشترين اثر آب بر عملكرد و آلايندگي موتور، اثر حرارتي آن بوده و اثر شيميايي آن بر موارد ذكر شده قابل صرف‌نظر است.

The main purpose of current study is investigation on the effect of water addition on n-heptane homogenous charge compression ignition combustion. A multi zone model coupled to the semi-detailed chemical kinetics mechanism is used for simulation of n-heptane homogenous charge compression ignition combustion. First, the accuracy of the model was estimated for two different operating modes, and then seven different amounts of water were added to the fuel and its effects on n-heptane combustion were investigated. Thermal, chemical and dilution effects of water are studied using artificial inert species method. The results show that the start of combustion was retarded by water addition due to the thermal effect of water. Peak values of in-cylinder pressure and heat release rate decreases by water addition. Water addition has caused the maximum amount of radicals in the combustion chamber to be reduced and the time of their formation is delayed. Water addition increases the amount of unburned hydrocarbons at exhaust. Thermal effect of water on start of combustion and emissions formation is more significant than its dilution and chemical effects. Using small quantities of water will increase the thermal efficiency of the engine and reduce emissions from it.