بررسي اثر چينه‏بندي دمايي اتاق احتراق بر عملكرد احتراق موتور اشتعال تراكمي مخلوط همگن

Investigation of combustion chamber thermal stratification effect on combustion performance of homogeneous charge compression ignition engine

موتورهاي اشتعال تراكمي مخلوط همگن (HCCI) يك روش مناسب براي دستيابي به بازده بيشتر و كاهش آلاينده NOx و ذرات معلق در مقايسه با موتورهاي احتراق داخلي مرسوم است. امّا دستيابي به احتراقي عملي در شرايط بار كامل و بار جزيي و پايش زمان شروع احتراق مهمترين چالش هاي پيش روي محققان در توسعه موتورهاي HCCI است. در اين مقاله، چينه‏بندي دمايي با استفاده از دماي متغير مخلوط ورودي، مقدار گازهاي بازگرداني شده و همچنين دماي متغير نقطه ملتهب بررسي شد. تركيبي از آزمون تجربي بر موتوري تك استوانه و شبيه سازي سه بعدي احتراق در اين تحقيق استفاده شد. نتايج نشان مي دهد، افزايش دماي مخلوط ورودي و دماي نقطه ملتهب موجب پيش رسي احتراق، كاهش تاخير در اشتعال و نرخ سريعتر آزادسازي گرما خواهد شد. همچنين براي افزايش توان قابل دستيابي و بازده احتراق مي توان نسبت گازهاي بازخوراني شده را افزايش داد. به‏طور كلي، چينه‏بندي دمايي با بهبود شرايط پايش مراحل احتراق و همچنين كاهش نرخ افزايش فشار، موجب گسترش محدوده توان زياد در بازه عملكردي موتور مي شود.

Homogenous charge combustion ignition (HCCI) is an excellent method for higher efficiency and to reduce NOx and particulate matter simultaneously in comparison to conventional internal combustion engines. However, reaching for higher loads and improving combustion phasing control are important challenges for the HCCI research. In this study, thermal stratification using variable intake charge temperature, the EGR ratio and variable glow plug temperature have been investigated. A combination of experiments on single cylinder engine and the 3D simulation of combustion was used for this work. As a result, increasing intake charge and glow plug temperature advanced combustion timing, shortened ignition delay time and decreased the rate of heat release. Higher combustion efficiency and higher the allowable engine load could be obtained by the increase in the rate of EGR. In general, thermal stratification has the potential to extend high-load limits of HCCI combustion by improving the control over the combustion phase; as well as reducing the maximum rate of pressure rise.