طراحي مجدد ترموديناميكي عملكرد و آلايندگي موتور EF7 براي استفاده بهينه از هيدروژن و گاز طبيعي

كارشناسي ارشد

موتورهاي اشتعال جرقه‌اي كه در آن‌ها از سوخت گاز طبيعي غني شده توسط هيدروژن استفاده مي‌شود در مقايسه با موتورهايي با سوخت‌هاي متداول از مزيت‌هايي برخوردارند. درسال‌هاي گذشته تحقيقات زيادي به‌صورت روش‌هاي تجربي و عددي بر روي استراتژي‌هاي عملكردي، تركيب‌بندي و كنترل اين گونه موتورها در جهت استفاده به بهترين نحو از اين سوخت صورت گرفته است. در بين روش‌هاي عددي روش شبيه‌سازي كامپيوتري يك‌بعدي با شبيه‌سازي كل موتور در يك مدل يكپارچه همواره يكي از گام‌هاي مهم در توسعه‌ي موتورهاي احتراق داخلي محسوب شده است. از اين‌رو در تحقيق حاضر مدل‌سازي موتور EF7 در نرم‌افزار تحليل يك‌بعدي GT-POWER صورت گرفته است. اين نرم‌افزار كارآمدترين ابزار در تحليل يك‌بعدي موتورهاي احتراق داخلي محسوب شده و توسط بسياري از شركت‌هاي خودروسازي جهان مورد استفاده قرار گرفته است. به‌منظور پيش‌بيني فرآيند احتراق سوخت جديد يك مدل احتراقي پيشگو درنظر گرفته شده است. براي تنظيم اين مدل جهت استفاده در موتور EF7، ضرايب كاليبراسيون تعريف شده، و بهترين مقادير آن‌ها جهت انطباق بر داده‌هاي فشار تجربي با بهره‌گيري از روش طراحي آزمايشات و الگوريتم‌هاي بهينه‌سازي محاسبه شده‌اند. شبيه‌سازي‌ها براي سرعت‌هاي مختلف و بارهاي كامل و جزئي موتور انجام شده‌اند؛ در تمام حالت‌ها عدم وقوع ضربه در موتور با استفاده از يك زيرمدل پيشگوي ضربه بررسي گشته‌اند. اعتبارسنجي نتايج شبيه‌سازي با نتايج آزمون تجربي براي تعدادي از پارامترهاي موتور انجام شده‌ است. اين نتايج نشان مي‌دهند افزودن هيدروژن به CNG باعث كاهش قابل توجه آلاينده‌هاي هوا مانند HC، CO، انتشار CO2 و مصرف سوخت در موتور EF7 نسبت به مدل CNG‌سوز مي‌شود. امكان وضع استراتژي‌هايي جهت كاهش NOx و كنترل دما مانند به‌تعويق انداختن زمان جرقه و رقيق‌تر كردن مخلوط سوخت-هوا نيز مورد مطالعه قرار گرفته است. عملكرد موتور به‌علت كاهش ارزش حرارتي حجمي مقداري كاهش پيدا مي‌كند. هم‌چنين بازده موتور در مخلوط‌هاي رقيق سوخت تركيبي بيشتر مي‌شود. با افزودن هيدروژن حد رقيق‌سوزي بيشتر شده و در مقايسه با سوخت CNG در بارهاي جزئي افت توان كمتري مشاهده مي‌گردد.

194113

دانشگاه علم و صنعت ايران

سيستم محركه خودرو

دكتر اميرحسن كاكائي