تاثیر EGR و توربوشارژر در موتورهای اشتعال تراکمی همگن

مکانیزم بازگشت گازهای خروجی اگزوز به محفظه احتراق در موتورهای اشتعال تراکمی همگن و همچنین توربوشارژ کردن آن‌ها مدلسازی شده و سپس با سوخت مرجع نرمال هپتان تحلیل شده است. موتورهای HCCI موتورهای مطلوبی مابین موتورهای اشتعال جرقه‌ای و موتورهای دیزلی هستند. سوخت و هوا قبل از ورود به سیلندر، کاملا با هم مخلوط شده و مانند موتورهای دیزلی با بالا آمدن پیستون و فشرده‌سازی مخلوط بدون وجود عامل کنترل کننده خارجی نظیر شمع یا انژکتور محترق می‌شوند. افزایش راندمان، کاهش غلظت ذرات معلق ناشی از احتراق، پایین بودن دمای احتراق، تغییرات سیکلی ناچیز، کاهش تولید دوده و اکسیدهای نیتروژن در مقایسه با موتورهای بنزینی و دیزلی از ویژگی‌های بارز این نسل از موتورها می‌باشند. از آنجا که موتورهای HCCI توسط تراکم پیستون محترق می‌شوند سینتیک شیمیایی نقش مهمی را در کل فرآیند احتراق و کنترل آن‌ها ایفا می‌کند. چالش اصلی در این موتورها کنترل زمان خود اشتغالی بوده لذا بازچرخش گازهای خروجی و توربوشارژ کردن آن‌ها به عنوان دو راهکار عملی برای رفع این چالش مطرح شده است. در مدلسازی از محفظه احتراق تک ناحیه‌ای صفر بعدی با فرض مخلوط سوخت و هوای همگن، خواص ترمودینامیکی یکنواخت و مراح انبساط و انقباض آدیاباتیک استفاده شده است. نرمال هپتان یکی از سوخت‌های اصلی مطرح شده در موتورهای HCCI می‌باشد که از آن به عنوان سوخت در مدلسازی استفاده شده است. مقدار انرژی گرمایی گازهای خروجی بازگشتی در شروع احتراق نقش عمده‌ای داشته و همچنین ماهیت شیمیایی گونه‌های مختلف موجود در آن تاثیر مختلفی بر عملکرد موتور دارند. با افزایش فشار ورودی، ماگزیمم فشار درون سیلندر افزایش یافته ولی ماگزیمم دمای آن تقریبا ثابت می‌ماند که این امر باعث بهبود عملکرد موتور می‌شود. در یکی از شرایط کارکرد موتور با 50 درصد افزایش فشار ورودی، خود اشتعالی 4 درجه زاویه لنگ جلو افتاده است. توربوشارژکردن موتور سبب افزایش قدرت تولیدی و بهبود عملکرد موتور می‌شود.

کلیدواژه ها:

موتور اشتعال تراکمی همگن ، سینتیک شیمیایی ، گازهای خروجی بازگشتی ، توربوشارژ ، نرمال هپتان.