پيش‌بيني متغير‌هاي تنظيم در موتور اشتعال تراكمي مخلوط همگن با كمك الگوي تك‌ناحيه‌اي با سازوكار حرارتي مفصل شيميايي

Using a single zone thermodynamic model in an HCCI engine to predict effective controlling parameters

امروزه موتورهاي اشتعال تراكمي مخلوط همگن، انديشه‌اي نوين براي كاهش مصرف سوخت و آلاينده‌ها هستند. از اين‌رو بررسي‌هاي گوناگوني در اين زمينه انجام شده است. مهم‌ترين مشكل در موتور HCCI براي توليد انبوه آن، مهار دشوار احتراق آن است. شماري از متغيرهاي موتور در تنظيم زمان احتراق و كار توليدي، تاثير بيشتري نسبت به بقيه دارند. با بررسي تاثير متغيرهاي موثر بر عملكرد موتور، مي‌توان زمان احتراق و اندازه كار خروجي موتور را با استفاده از الگوي حرارتي تك‌ناحيه‌اي پيش‌بيني و پايش كرد. در اين مقاله تاثير اين متغيرها بر عملكرد و زمان آغاز احتراق با سوخت مرجع اصلي (مخلوط ايزو اكتان و هپتان نرمال) ديده شده است. اين الگوي حرارتي شامل سينتيك مفصل شيميايي احتراق PRF با در نظر گرفتن EGR است. براي صحه‌گذاري الگو از داده‌هاي تجربي بهره گرفته شده است. نتايج نشان مي‌دهند زمان شروع احتراق تحت تاثير دما و فشار مخلوط ورودي، عدد اكتان و غنا است. از سوي ديگر IMEP نيز بيشتر به دماي ورودي، غنا و شار سوخت بستگي دارد. در پايان معادله‌اي براي زمان آغاز احتراق و IMEP ارايه شده و دقت آن با داده‌هاي آزمون مقايسه شده است.

ABSTRACT Nowadays, the homogenous charge compression ignition (HCCI) engine is a new idea to satisfy two main strategies in the design of internal combustion engines: reducing the fuel consumption and emissions. The robust control of combustion phasing in HCCI engines is a main challenge limiting the automotive industry for the mass production. In controlling combustion phasing and the IMEP (as two main controlling parameters) in the HCCI engine, some parameters are more effective than others. Effects of these parameters such as the inlet temperature and pressure, the equivalence ratio, the engine speed and also PRFs on the start of the ignition and the IMEP have been investigated in this study using a thermo-kinetic zero-dimensional model. This model coupled to a full kinetic mechanism of PRFs. The model was validated with a large number of experimental data taken from the Ricardo engine. Results show that the start of the combustion depends on the inlet temperature, the octane number, the engine speed and the equivalent ratio. On the other hand, the IMEP depends on the fuel mass flow rate, the inlet temperature and the equivalent ratio. As a result, a correlation has been presented to predict the start of the combustion and the IMEP; and its accuracy has been checked with some experimental data. © Iran Society of Engine (ISE), all rights reserved.