بررسي پاسخ كد شبيه‌ساز چند منطقه‌اي مجهز به زيرمدل نشتي در موتور اشتعال جرقه‌اي تركيب‌سوز

Investigation of the response of a multi-zone simulation code equipped with blow-by sub-model in a dual fuel spark-ignition engine

هزينه بالاي توليد بنزين و ارزش حرارتي بالاتر و آلايندگي كمتر گازطبيعي در قياس با بنزين، ضرورت اخذ تصميم هايي در جهت كم كردن مصرف بنزين و تركيب آن با ساير سوخت ها از جمله گازطبيعي را دوچندان مي كند. كار حاضر از موتور تك سيلندر پژوهشي، نتايج تجربي سيكل‌هاي با مد پرش جرقه در نسبت تراكم 9 و سرعت rpm1800 براي تركيب‌هاي 100%، 90%، 75% و 60% بنزين و مابقي گازطبيعي در نسبت هم‌ارزي استوكيومتري استخراج گرديد. سپس يك كد شبيه‌ساز ورودي ترموديناميكي چندمنطقه‌اي تركيب‌سوز بنزين-گازطبيعي با زير مدل نشتي توسعه داده شد. از نتايج تجربي با پرش جرقه، دو مجموعه 200 سيكلي موتورگرداني و احتراقي براي اهداف تاييد كد فراهم گرديد. در حالت موتورگرداني نتايج كد شبيه‌ساز با نشتي با ميانگين داده‌هاي فشار-زاويه ميل‌لنگ مجموعه موتورگرداني مقايسه شد و زير مدل نشتي كد شبيه‌ساز تاييد گرديد. سپس در حالت احتراقي نيز نتايج كد شبيه‌ساز با ميانگين داده‌هاي فشار-زاويه ميل‌لنگ مجموعه احتراقي براي هر تركيب بررسي و با خطاي كمتر از 4% تاييد شد. در حالت احتراقي جرم نشتي به شكاف‌ها قابل‌توجه‌تر از حالت موتورگرداني برآورد شد و با توجه به اينكه انحراف نتايج كد بدون نشتي با نتايج تجربي در مقايسه با انحراف نتايج كد با نشتي در حالت موتورگرداني انحراف جدي داشت، اعمال زير مدل نشتي در كد شبيه‌ساز از اهميت ويژه‌اي برخوردار است.

In the present study, a single-cylinder research engine was utilized to capture experimental data at 9 compression ratio and 1800 rpm engine speed for dual fuel mixtures of 100%, 90%, 75% and 60% gasoline and the rest natural gas in skip-fire mode. Then, a gasoline- natural gas multi-zone thermodynamic entrainment simulation-code equipped with blow-by sub-model was developed. Two 200-cycle sets of free residual motoring and firing cycles were separated from the experimental data to check the response of the code. In motoring-case, the ensemble-average P-θ of the motoring set was compared with that of the code and the blow-by sub-model was verified. Next, in the firing-case, the results obtained from the code were compared with the ensemble-average P-θ of the firing set in each fuel combination and the code was validated. In the firing-case, the leakage to crevices was estimated to be considerably more than that of the motoring-case. In the firing mode of the code, the deviation of the obtained results of the code without blow-by option from the experimental results was more serious as compared to those of the code with blow-by, emphasizing the importance of the blow-by sub-model in the code.