Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Nghiên cứu thực nghiệm về ảnh hưởng của tỷ lệ khí tự nhiên được trộn trước đến quá trình đốt và khí thải trong động cơ IDI
Tóm tắt
Việc sử dụng khí thiên nhiên trong động cơ đốt trong có các công nghệ đốt khác nhau được coi là một giải pháp khả thi nhằm giảm phát thải ra môi trường và giảm mức tiêu thụ nhiên liệu. Một động cơ IDI một xi-lanh, một động cơ với tỷ lệ nén biến đổi được trang bị bơm cơ khí nhiên liệu diesel cho phép điều chỉnh thời điểm bắt đầu phun nhiên liệu từ 0° đến 45° trước điểm chết trên (TDC), đã được thử nghiệm để nghiên cứu thực nghiệm về quá trình đốt và ô nhiễm. Mô phỏng động lực học chất lỏng tính toán với các cơ chế động học hóa học chi tiết đã được so sánh với kết quả thực nghiệm. Kết quả thực nghiệm được đánh giá ở hai mức tải động cơ khác nhau là 25%, 60% và tốc độ 1100 vòng/phút. Bốn trường hợp đã được thử nghiệm với các tỷ lệ khí tự nhiên khác nhau và thời điểm phun nhiên liệu diesel không đổi. Việc gia tăng tỷ lệ khí tự nhiên trong hỗn hợp dẫn đến sự hình thành và phát thải các chất ô nhiễm HC và CO tăng lên do sự đốt không hoàn chỉnh. Hơn nữa, khi tỷ lệ khí tự nhiên được tăng từ trường hợp 1 đến 4, sự giảm thiểu NOx trong đầu ra của động cơ xảy ra khi tỷ lệ khí tự nhiên tăng; và cuối cùng, việc giảm phát thải HC và CO diễn ra khi tăng tải động cơ và cải thiện quá trình đốt. Đồng thời, áp suất trong xilanh ở giai đoạn nén giảm khi tỷ lệ khí tự nhiên tăng lên, vì với việc gia tăng sự trộn lẫn giữa nhiên liệu khí tự nhiên và không khí, nhiệt dung riêng của hỗn hợp cũng tăng lên.
Từ khóa
#khí tự nhiên #động cơ đốt trong #ô nhiễm #đốt không hoàn chỉnh #mô phỏng động lực học chất lỏng tính toán #hydrocarbon (HC) #carbon monoxide (CO) #nitrogen oxides (NOx)Tài liệu tham khảo
Garvin A. One giant leap, Interview of armstrong, engine technology international, Issue 3/2002, 2002.
Doosje E, Willems F, Baert R. Experimental demonstration of RCCI in heavy-duty engines using diesel and natural gas. SAE Technical Paper 2014-01-1318, 2014.
Khatamnejad H, Khalilarya S, Jafarmadar S, Mirsalim M et al. Influence of blend ratio and injection parameters on combustion and emissions characteristics of natural gas-diesel RCCI engine. SAE Technical Paper 2017-24-0083, 2017.
Mikulski M, Bekdemir C, Willems F. Experimental validation of a combustion kinetics based multi-zone model for natural gas-diesel RCCI engines. In: Symposium for combustion control Aachen, 2016.
citation_journal_title=SAE Int. J. Engines; citation_title=An experimental investigation of fuel reactivity controlled PCCI combustion in a heavy-duty engine; citation_author=R Hanson, S Kokjohn, D Splitter, R Reitz; citation_volume=3; citation_issue=1; citation_publication_date=2010; citation_pages=700-716; citation_doi=10.4271/2010-01-0864; citation_id=CR5
citation_journal_title=Int J Engine Res; citation_title=A detail simulation of reactivity controlled compression ignition combustion strategy in a heavy-duty diesel engine run on natural gas/diesel fuel; citation_author=M Ebrahimi, M Najafi, SA Jazayeri, AR Mohammadzadeh; citation_volume=19; citation_publication_date=2017; citation_pages=774-789; citation_doi=10.1177/1468087417730486; citation_id=CR6
citation_journal_title=Energy; citation_title=Effects of diesel injection strategy on natural gas/diesel reactivity controlled compression ignition combustion; citation_author=A Paykani, AH Kakaee, P Rahnama, RD Reitz; citation_volume=90; citation_publication_date=2015; citation_pages=814-826; citation_doi=10.1016/j.energy.2015.07.112; citation_id=CR7
citation_journal_title=Fuel; citation_title=Study of combustion, performance, and emissions of a diesel engine fueled with ternary fuel in blended and fumigation modes; citation_author=MA Ghadikolaei, CS Cheung, K-F Yung; citation_volume=235; citation_publication_date=2019; citation_pages=288-300; citation_doi=10.1016/j.fuel.2018.07.089; citation_id=CR8
citation_journal_title=Appl Energy; citation_title=Combustion stability study of partially premixed combustion with low-octane fuel at low engine load conditions; citation_author=Y An, V Raman, Q Tang, H Shi, J Sim, J Chang, G Magnotti, B Johansson; citation_volume=235; citation_publication_date=2019; citation_pages=56-67; citation_doi=10.1016/j.apenergy.2018.10.086; citation_id=CR9
citation_journal_title=Fuel; citation_title=Load limits of an HCCI engine fueled with natural gas, ethanol, and methanol; citation_author=A Gharehghani; citation_volume=239; citation_publication_date=2019; citation_pages=1001-1014; citation_doi=10.1016/j.fuel.2018.11.066; citation_id=CR10
citation_journal_title=Fuel Process Technol; citation_title=An experimental study on combustion, engine performance and exhaust emissions in a HCCI engine fuelled with diethyl ether–ethanol fuel blends; citation_author=S Polat; citation_volume=143; citation_publication_date=2016; citation_pages=40-150; citation_doi=10.1016/j.fuproc.2015.11.021; citation_id=CR11
citation_journal_title=Fuel; citation_title=Experimental study of RCCI combustion and load extension in a compression ignition engine fueled with gasoline and PODE; citation_author=L Tong, H Wang, Z Zheng, R Reitz, M Yao; citation_volume=181; citation_publication_date=2016; citation_pages=878-886; citation_doi=10.1016/j.fuel.2016.05.037; citation_id=CR12
citation_journal_title=Fuel; citation_title=An experimental and numerical study of the effect of diesel injection timing on natural gas/diesel dual-fuel combustion at low load; citation_author=A Yousefi, M Birouk, H Guo; citation_volume=203; citation_publication_date=2017; citation_pages=642-657; citation_doi=10.1016/j.fuel.2017.05.009; citation_id=CR13
citation_journal_title=Appl Energy; citation_title=Investigation of natural gas energy fraction and injection timing on the performance and emissions of a dual-fuel engine with pre-combustion chamber under low engine load; citation_author=A Yousefi, M Birouk; citation_volume=189; citation_publication_date=2017; citation_pages=492-505; citation_doi=10.1016/j.apenergy.2016.12.046; citation_id=CR14
citation_journal_title=Energy Convers Manag; citation_title=Effect of injection timing on the performance of a dual fuel engine; citation_author=GH Abd Alla, HA Soliman, OA Badr, MF Abd Rabbo; citation_volume=43; citation_publication_date=2002; citation_pages=269-277; citation_doi=10.1016/S0196-8904(00)00168-0; citation_id=CR15
citation_journal_title=Appl Therm Eng; citation_title=Numerical simulation and experimental test of dual fuel operated diesel engines; citation_author=C Abagnale, MC Cameretti, L Simio, M Gambino, S Iannaccone, R Tuccillo; citation_volume=65; citation_publication_date=2014; citation_pages=403-417; citation_doi=10.1016/j.applthermaleng.2014.01.040; citation_id=CR16
citation_journal_title=J Energy Inst; citation_title=Exhaust emissions characteristics of a multicylinder 18.1-L diesel engine converted to fueled with natural gas and diesel pilot; citation_author=M Mittal, R Donahue, P Winnie, A Gillette; citation_volume=88; citation_publication_date=2014; citation_pages=275-283; citation_doi=10.1016/j.joei.2014.09.003; citation_id=CR17
citation_journal_title=Int J Therm Sci; citation_title=Experiments and modelling of natural gas combustion ignited by a pilot diesel fuel spray; citation_author=M Mbarawa, BE Milton, RT Casey; citation_volume=40; citation_publication_date=2001; citation_pages=927-936; citation_doi=10.1016/S1290-0729(01)01279-0; citation_id=CR18
citation_journal_title=Int J Powertrains; citation_title=Modeling the effect of EGR on combustion and pollution of dual fuel engines with flow field model; citation_author=S Jafarmadar, A Zehni; citation_volume=1; citation_publication_date=2010; citation_pages=19-26; citation_id=CR19
citation_journal_title=Int J Powertrains; citation_title=Natural gas/diesel RCCI CFD simulations using multi-component fuel surrogates; citation_author=AG Hockett, G Hampson, AJ Marchese; citation_volume=6; citation_issue=1; citation_publication_date=2017; citation_pages=76-108; citation_doi=10.1504/IJPT.2017.082915; citation_id=CR20
Santoso H, Matthews J, Cheng W. Managing SI/HCCI dual-mode engine operation. SAE Technical Paper 2005-01-0162, 2005.
citation_journal_title=Combust Sci Technol; citation_title=Turbulence modelling of internal combustion engine using RNG k-ε models; citation_author=Z Han, RD Reitz; citation_volume=106; citation_issue=4–6; citation_publication_date=1995; citation_pages=267-295; citation_doi=10.1080/00102209508907782; citation_id=CR22
citation_journal_title=At Sprays; citation_title=Modeling spray atomization with the Kelvin–Helmholtz/Rayleigh–Taylor hybrid model; citation_author=JC Beale, RD Reitz; citation_volume=9; citation_publication_date=1999; citation_pages=623-650; citation_doi=10.1615/AtomizSpr.v9.i6.40; citation_id=CR23
Smith GP, Golden DM, Frenklach M, Moriarty NW, Eiteneer B, Goldenberg M, Bowman CT, Hanson RK, Song S, Gardiner WC, Jr., Lissianski VV, Qin Z.
http://www.me.berkeley.edu/gri_mech/;2006
.
citation_journal_title=SAE Int J Eng; citation_title=Heavy-duty RCCI operation using natural gas and diesel; citation_author=DE Nieman, AB Dempsey, RD Reitz; citation_volume=5; citation_publication_date=2012; citation_pages=270-285; citation_doi=10.4271/2012-01-0379; citation_id=CR25
citation_journal_title=Int J Engine Res; citation_title=Isolating the effects of reactivity stratification in reactivity-controlled compression ignition with iso-octane and n-heptane on a light-duty multi-cylinder engine; citation_author=ML Wissink, SJ Curran, G Roberts, MP Musculus, C Mounaïm-Rousselle; citation_volume=19; citation_issue=9; citation_publication_date=2017; citation_pages=907-926; citation_doi=10.1177/1468087417732898; citation_id=CR26
citation_title=Engine combustion instrumentation and diagnostics; citation_publication_date=2001; citation_id=CR27; citation_author=N Ladommatos; citation_author=H Zhao; citation_publisher=SAE International
Plee S, Ahmad T, Myers J. Flame temperature correlation for the effects of exhaust gas recirculation on diesel particulate and NOx emissions, SAE Technical Paper 811195, 1981.
citation_journal_title=Fuel Process Technol; citation_title=A review on natural gas/diesel dual fuel combustion, emissions and performance; citation_author=L Wei, P Geng; citation_volume=142; citation_publication_date=2016; citation_pages=264-278; citation_doi=10.1016/j.fuproc.2015.09.018; citation_id=CR29
citation_journal_title=J Energy Eng; citation_title=Experimental analysis of diesel-ignited methane dual-fuel low-temperature combustion in a singlecylinder diesel engine; citation_author=MS Raihan, ES Guerry, U Dwivedi, KK Srinivasan, SR Krishnan; citation_volume=141; citation_publication_date=2015; citation_pages=C4014007; citation_doi=10.1061/(ASCE)EY.1943-7897.0000235; citation_id=CR30
citation_journal_title=J Eng Gas Turbines Power Trans ASME; citation_title=Performance and emissions characteristics of bio-diesel (B100)-ignited methane and propane combustion in a four cylinder turbocharged compression ignition engine; citation_author=NT Shoemaker, CM Gibson, AC Polk, SR Krishnan, KK Srinivasan; citation_volume=134; citation_publication_date=2012; citation_pages=082803; citation_doi=10.1115/1.4005993; citation_id=CR31
citation_journal_title=Proc Inst Mech Eng D J Automob Eng; citation_title=Detailed characterization of diesel-ignited propane and methane dual-fuel combustion in a turbocharged direct-injection diesel engine; citation_author=AC Polk, CM Gibson, NT Shoemaker, KK Srinivasan, SR Krishnan; citation_volume=227; citation_publication_date=2013; citation_pages=1255-1272; citation_doi=10.1177/0954407013487292; citation_id=CR32
citation_journal_title=Appl Therm Eng; citation_title=A thermodynamics model for the compression and expansion process during the engine’s motoring and a new method for the determination of TDC with simulation technique; citation_author=X Wang, K Deng, F He, Z Zhou; citation_volume=27; citation_publication_date=2007; citation_pages=2003-2010; citation_doi=10.1016/j.applthermaleng.2006.12.012; citation_id=CR33