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

امروزه هیدروژن به عنوان سوختی پاک نسبت به سوخت های معمول برای استفاده در سامانه های احتراقی مختلف مورد توجه مراکز تحقیقاتی قرار گرفته است. دلیل این موضوع ایجاد آلاینده های 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 آلاینده ها و متغیرهای احتراقی، میتوانند جزء این محدوده باشند. در پژوهش حاضر تمرکز اثر کسر جرمی هیدروژن تزریقی در محدوده وسیعی از دور موتورها (۱۵۰۰ تا ۵۰۰۰ د.د.د.) بررسی شده است. تحلیلها با در نظر گرفتن اکثر آلاینده های منتشر شده (دی اکسید 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 ۳۷۰ اند. برای ایجاد هندسه های لازم، شبیه سازی قسمت های مختلف موتور و تحلیل عددی از نرمافزار AVL FIRE استفاده شده است. بررسی ها نشان می دهند چرخش هوا در استوانه قبل از پاشش سوخت دیزل مناسب است و افزایش هیدروژن تزریقی سبب افزایش آشفتگی هوا می شود. با بررسی نرخ های مختلف هیدروژن (۰.۸۶%، ۱.۰۲۷%، ۱.۲۸% و ۱.۷%) در نسبت های تعادلی مشخص، ۱.۰۲۷ درصد جرمی هیدروژن از هوای ورودی برای ایجاد تعادلی بین اکثر آلاینده های تولیدی و متغیرهای احتراقی مناسب شناخته شد. همچنین انتخاب زمان تزریق ۲ درجه قبل از نقطه مکث بالا، مزیت بهره گیری از کسر جرمی ۱.۰۲۷ درصد هیدروژن را دو چندان می کند.     

Keywords:

Keywords: hydrogen supplemental fuel , DI engine , engine speed , injection timing , air swirl and TKE , کلیدواژه ها: سوخت مکمل هیدروژنی , موتور تزریق مستقیم , دور موتور , زمان تزریق , پارامتر اغتشاش و چرخش هوا