بررسی اثرات تغییر نرخ هیدروژن بر متغیرهای احتراقی، آلایندگی و اقتصاد سوخت در موتوری تزریق مستقیم

نویسنده

دانشگاه سمنان

چکیده

امروزه هیدروژن به عنوان سوختی پاک نسبت به سوخت‌های معمول برای استفاده در سامانه‏‌های احتراقی مختلف مورد توجه مراکز تحقیقاتی قرار گرفته است. دلیل این موضوع ایجاد آلاینده‌های بسیار کمتر از سایر سوخت‏های متداول است. با این حال، نیاز است تا اثرات استفاده از سوخت هیدروژن در شرایط عملیاتی بررسی شوند. شرایطی مانند دور موتورهای مختلف برای رسیدن به یک حالت تعادل کلی با در نظر گرفتن اکثر آلاینده‌ها و متغیرهای احتراقی، می‏توانند جزء این محدوده باشند. در پژوهش حاضر تمرکز اثر کسر جرمی هیدروژن تزریقی در محدوده وسیعی از دور موتورها (1500 تا 5000 د.د.د.) بررسی شده است. تحلیل‏ها با در نظر گرفتن اکثر آلاینده‌های منتشر شده (دی‌اکسید کربن‌، مونوکسید کربن، دوده، هیدروکربن) در کنار متغیرهای احتراقی و اقتصاد سوخت (مصرف سوخت ویژه ترمزی) انجام شده‏اند. بررسی‏ها برای دست‏یابی به حالت تعادل کلی در موتور بار سنگین ISM 370 اند. برای ایجاد هندسه‌های لازم، شبیه‌سازی قسمت‌های مختلف موتور و تحلیل‏ عددی از نرم‏افزار AVL FIRE استفاده شده است. بررسی‌ها نشان می‌دهند چرخش هوا در استوانه‏ قبل از پاشش سوخت دیزل مناسب است و افزایش هیدروژن تزریقی سبب افزایش آشفتگی هوا می‌شود. با بررسی نرخ‌های مختلف هیدروژن (0.86%، 1.027%، 1.28% و 1.7%) در نسبت‌های تعادلی مشخص، 1.027 درصد جرمی هیدروژن از هوای ورودی برای ایجاد تعادلی بین اکثر ‌آلاینده‌های تولیدی و متغیرهای احتراقی مناسب ‌شناخته شد. همچنین انتخاب زمان تزریق 2 درجه قبل از نقطه مکث بالا، مزیت بهره ‏گیری از کسر جرمی 1.027 درصد هیدروژن را دو چندان می‌کند. 
 




 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of Effects of changing hydrogen injection rate on combustion, environment and fuel economy parameters in a DI engine

چکیده [English]

Nowadays hydrogen fuel as a clean energy due to making much less emissions besides proper combustion effects in comparison to other usual fuels has been highly considered by research centers for using at various combustion systems. Nevertheless, effects of using hydrogen fuel under various operating conditions such as different engine speeds for meet the general balanced situation with taking into account most emissions and power parameters of engine need to further investigations. Unlike similar studies, in the present work, emphasis was on investigation of effects of injected hydrogen mass fraction at a wide range of engine speeds (from 1500 to 5000 rpm) and analyses have been performed with consider to most of emissions (CO2, CO, soot, HC, etc.) besides combustion and fuel economy parameters to yield a general balanced state at ISM370 HDئengine. For constructing required geometries, simulation of different parts of the engine and numerical analyze, AVL Fire software has been used. Results of conducted studies show that air swirl in the cylinder is suitable before fuel injection and injecting more hydrogen fuel leads to increasing air turbulence. With study on the various rates of injected hydrogen (0.86%, 1.027%, 1.28% and 1.7%) in equivalence ratios specified, mass fraction of 1.027% hydrogen entered from intake port for meet to a balanced state between most of emissions, combustion parameters, etc. was known proper. Furthermore, it was determined that 2 deg BTDC injection timing makes doubles advantages of using 1.027% hydrogen mass fraction. 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Keywords: hydrogen supplemental fuel
  • DI engine
  • engine speed
  • injection timing
  • air swirl and TKE