در کار حاضر از یک مدل دینامیک سیالات محاسباتی به منظور تجزیه و تحلیل عملکرد موتور اشتعال تراکمی سوخت همگن (HCCI) استفاده شده است. در راستای اعتباربخشی این مدل، از نتایج تجربی حاصل از موتور نمونه ی Dutez با سوخت متان و تزریق سوخت ثانویه ی دیزل به داخل سیلندر در 270oCAD استفاده شده است. بررسی ها نشان می دهد که تطبیق قابل قبولی بین مدل و نتایج تجربی وجود دارد. نتایج تحقیقات حاکی از آن است که با افزایش میزان گازهای برگشتی به داخل سیلندر، فشار و متوسط دمای داخل سیلندر کاهش می یابد. با افزایش EGR نیز میزان تولید NOX کاهش می یابد. همچنین با افزایش درصد EGR میزان دوده ی تولیدشده افزایش می یابد که این عملکرد ناشی از تولید احتراق ناقص است. افزایش EGR موجب کاهش میزان تولید CO2 شده و در همین راستا با افزایش درصد EGR میزان CO افزایش می یابد. در ادامه تغییرات دما، NOX تولیدی، و اکسیژن شرکت کننده در واکنش های داخل سیلندر نیز مورد بررسی قرار می گیرد.

لطفا برای مشاهده متن کامل این مقاله اینجا را کلیک کنید.

از مجموع انرژی تولید شده در موتورهای احتراق داخلی در بهترین حالت حدود 30 تا 40 درصد به کار مکانیکی مفید تبدیل می شود و مابقی از طریق گازهای خروجی و سیستم های خنک کاری موتور به محیط اطراف منتقل می شود. بازیابی حرارت خروجی از اگزوز موتورهای احتراق داخلی می تواند به عنوان یک راه حل برای رفع این مشکل درنظر گرفته شود. در پژوهش پیش رو، مدلسازی یک موتور استرلینگ برای بازیابی حرارتی موتور احتراق داخلی با استفاده از روش مرتبه دوم انجام می شود. در روش مذکور مدلسازی با فرض انجام فرایندها به صورت آدیاباتیک و دخیل کردن عملکرد واقعی مبدل های حرارتی، مقاومت جریان عبوری، انتقال حرارت دیواره ها، اثر شاتل، هیسترزی و نشت سیال عامل شرایط عملکرد واقعی موتور استرلینگ GPU-3 شبیه ساز می گردد. برای این کار از یک الگوریتم حل اختصاصی استفاده می شود. به منظور استفاده از موتور استرلینگ برای بازیابی حرارتی موتور احتراق داخلی، فرض استفاده از کولر موتور استرینگ در مسیر سیال خنک کننده موتور احتراق داخلی و هیتر موتور استرلینگ در مسیر دودهای خروجی ناشی از احتراق موتور احتراق داخلی درنظر گرفته می شود. تغییرات دما و دبی جرمی دود خروجی از موتور احتراق داخلی در سرعت های مختلف، تغییرات عملکرد موتور استرلینگ را موجب می شود. موتور استرلینگ در حالت بیشینه، قابلیت افزودن توان 10 تا 5/8 اسب بخار و گشتاور 20 تا 22 نیوتن متر در دروهای 1000 تا 6000 دور بر دقیقه موتور به احتراق داخلی را دارا می باشد. این افزایش توان در شرایطی که هیچ سوخت اضافه ای سوزانده نشده است، باعث کاهش شاخص مصرف سوخت ویژه ترمزی از 3/46% تا 3/8% می شود. همچنین با استفاده از موتور استرلینگ در شرایط مختلف کاری علاوه بر افزایش گشتاور موتور احتراق داخلی، می توان برخی از افت های گشتاوری در دورهای ابتدایی و انتهایی موتور احتراق داخلی و نوسانات گشتاور در دورهای میانی موتور احتراق داخلی را به خوبی اصلاح نمود.

در این تحقیق، تاثیر استفاده از یک سامانه EGR بر پارامترهای احتراقی و آلاینده های NOx و دوده در یک موتور با سوخت بیودیزل بررسی شد. بدین منظور، از یک موتور اشتعال تراکمی تحقیقاتی، دو نوع سوخت دیزل خالص و مخلوط دیزل و بیودیزل (B20)، سه نسبت EGR (0، 10 و 25 درصد) و سه بار 7، 14 و 21 Nm استفاده شد. سوخت مورد استفاده سوخت بیودیزل حاصل از روغن پسماند بود. نتایج حاصل از تحقیق نشان داد که افزودن سوخت بیودیزل به سوخت دیزل به میزان کمی موجب افزایش فشار بیشینه درون سیلندر شد. بیشترین افزایش فشار بیشینه، به دلیل استفاده از سوخت بیودیزل برابر با 1.97 درصد بود. با افزایش نسبت EGR، فشار بیشینه درون سیلندر کاهش یافت. مقدار تاخیر در اشتعال برای سوخت B20 کمتر از سوخت دیزل خالص بود. بیشترین مقدار کاهش تاخیر در اشتعال برابر با 7.3 درصد بود. با افزایش نسبت EGR دمای بیشینه درون سیلندر کاهش یافت. به طور کلی، افزایش نسبت EGR موجب کاهش مقدار بیشینه نرخ آزادسازی گرما شد. با افزایش نسبت EGR مقدار آلاینده NOX خروجی موتور برای هر دو نوع سوخت استفاده شده کاهش یافت.

در این مطالعه تجربی، سیستم سوخت رسانی موتور دیزل OM 364 تولیدی شرکت ایدم که در حالت پایه دارای پمپ سوخت ردیفی و کنترل گاورنر مکانیکی است، به سیستم ریل مشترک با کنترل الکترونیکی توسط ECU، ارتقا یافته است. همچنین آلایندگی گازهای خروجی با کاتالیست SCR و DOC کاهش یافته و پارامترهای عملکردی و آلایندگی موتور در دو حالت با هم مقایسه شده است. موتور پایه OM 364 با استاندارد آلایندگی یورو 2، پس از تغییر سیستم سوخت رسانی به ریل مشترک و پس پالایش گازهای خروجی با کاتالیست SCR و DOC به استاندارد آلایندگی یورو 5 EEV ارتقا یافته است. نکته قابل توجه ارتقای آلایندگی موتور به استاندارد یورو 5 EEV بدون استفاده از DPF در پس پالایش گازهای خروجی می باشد که باعث کاهش هزینه خودروسازان می گردد. نتایج عملی حاصل از تست موتور OM 364، نشان از عملکرد مناسب سیستم های سوخت رسانی ریل مشترک و پس پالایش دارد.