بررسي عددي اثر هندسه كاسه پيستون بر احتراق و آلايندگي موتور RCCI با سوخت گاز طبيعي و ديزل

Effects of piston bowl geometry on combustion and emissions characteristics of a natural gas/diesel RCCI engine

احتراق اشتعال تراكمي كنترل واكنش پذيري (RCCI) استراتژي احتراقي جديدي است كه در آن مخلوط سوخت داخل سيلندر توسط پاشش سوختي با واكنش پذيري پايين در پورت ورودي همراه با پاشش چند مرحله اي بهينه سوختي با واكنش پذيري بالا در داخل سيلندر فراهم مي شود. هندسه محفظه احتراق تاثير بسزايي بر آلايندگي موتور RCCI به ويژه كاهش آلاينده هاي هيدروكربن هاي نسوخته دارد .اين مقاله به بررسي تاثير هندسه كاسه پيستون بر احتراق و آلايندگي موتور RCCI با سوخت گاز طبيعي/ديزل با استفاده از نرم افزار كانورج (Converge) مي پردازد. در ابتدا نتايج شبيه سازي در بار ثابت با استفاده از نتايج موجود در ادبيات فن صحه گذاري شده است. سپس سه پروفيل مختلف كاسه شامل پيستون اصلي (stock)، وان حمامي (bathtub) و استوانه اي (cylinderical) انتخاب شد. مطالعه پارامتريك در سه سرعت 800، 1300 و 1800 دور بر دقيقه بر روي سه هندسه صورت گرفت. نتايج بدست آمده نشان داد كه بهترين هندسه از نظر عملكرد و آلايندگي براي موتور RCCI مورد مطالعه، هندسه وان حمامي (bathtub) مي باشد.

Reactivity controlled compression ignition (RCCI) is a novel combustion concept which uses port fuel injection (PFI) of a low reactivity fuel and direct injection (DI) of a high reactivity fuel with optimum multiple injection to provide a stratified mixture inside the combustion chamber. Piston bowl design has a considerable effect on engine’s pollutant emissions specially unburned hydrocarbons (UHC). This paper studies the influence of piston bowl design on combustion and emission characteristics of natural gas/diesel RCCI engine using CONVERGE CFD. Firstly, the obtained results are validated with the available ones in the literature. Then, three piston bowl designs including stock, bathtub and cylindrical are selected for comparison. The parametric study is conducted at three different engine speeds (i.e., 800, 1300 and 1800 rpm). Effects of piston bowl geometry showed that the optimum piston bowl design from performance and emissions point is the bathtub design.