اثر زمان اشتعال بر گاز باقیمانده

رشد جمعیت جهانی و پیشرفت های فناوری منجر به افزایش قابل توجه تعداد و استفاده از وسایل نقلیه جاده ای شده است که با سوخت های فسیلی کار می کنند. مشکلات مرتبط با کاهش سوخت های فسیلی و افزایش آلودگی زیست محیطی به دلیل این توسعه سریع در حال افزایش است [1]. با توجه به این مسائل، بازده حرارتی بهتر و انتشار کمتر از موتورها به طور فزاینده ای الزامی می شود [2]. عوامل زیادی بر ویژگی های انتشار و عملکرد موتورهای SI تأثیر می گذارد [3،4]. زمان اشتعال یکی از مهمترین آنها است [5]. زمان اشتعال به شدت تحت تأثیر سرعت شعله است که تأثیر قابل توجهی بر عملکرد موتور SI دارد [6].

ترمودینامیک یک موتور با تاخیر اشتعال بالا توسط چان و ژو مورد مطالعه قرار گرفت که بر تاثیر یک جرقه عقب افتاده بر توزیع فشار در سیلندر موتور تمرکز کردند. دمای گاز داخل سیلندر و جرم محبوس شده نیز در شرایط مختلف زمان‌بندی جرقه محاسبه شد [7]. برای تجزیه و تحلیل اثر بر سرعت سوزش و فشار گاز در سیلندر زمان جرقه و ترکیب سوخت و نسبت معادل برای یک موتور گاز طبیعی، مدلی برای ترمودینامیک دو ناحیه Zero-D توسط Soylu و Van ساخته شد. گرپن [8]. تحت شرایط عملیاتی مختلف، ویژگی‌های سرعت سوخت برای روشن شدن شروع، انتشار و خاتمه شعله تجزیه و تحلیل می‌شوند. هدفی و همکاران احتراق بیواتانول را مطالعه کرد و کشف کرد که تاخیر در زمان جرقه منجر به دما و فشار بالاتر مخلوط گاز در سیلندر می شود [9]. زمان تزریق و احتراق بهینه برای یک موتور متانولی توسط لی و همکاران بررسی شد. آنها کشف کردند که این زمان‌بندی‌ها تأثیر عمده‌ای بر احتراق موتور متانول و انتشار گازهای گلخانه‌ای دارند [10]. یک سیستم تزریق سوخت با یک انژکتور فشار بالا و با یک اسپری مخروطی توخالی توسط Beatrice و همکاران مورد مطالعه قرار گرفت. [11،12]. آنها گزارش می دهند که فشار بالای انژکتور فشار شلیک را کاهش می دهد و راندمان سوخت را افزایش می دهد.

در سال های گذشته، رگولاتورهای گریز از مرکز و خلاء منیفولد احتراق باتری برای کنترل زمان جرقه زنی استفاده می شد. با تشدید مقررات آلایندگی، تولیدکنندگان مجبور به تولید موتورهای پیچیده‌تر می‌شوند. تعدادی گزینه برای رعایت استانداردهای انتشار وجود دارد. یک روش شامل ترکیب اجزای ساختاری معاصر است: سیستم های تزریق با فشار بالا، تمام سیستم های جرقه زنی با کنترل الکترونیکی و غیره [13]. برای برآوردن بهتر نیازهای کاربر و شرایط عملیاتی، کنترل های الکترونیکی به طور فزاینده ای جایگزین کنترل های مکانیکی می شوند. عواملی مانند سرعت، بار، دما و تغییر نوع سوخت در یک موتور شرایط عملیاتی هستند، به ویژه با توجه به تمایل به سوخت های زیست توده یا سوخت های زیستی در سال های اخیر. سوخت های زیستی مبتنی بر الکل (برای موتورهای SI) در مقایسه با بنزین دارای رتبه اکتان بالاتری هستند زیرا حاوی اکسیژن هستند [14]. عدد اکتان بالاتر سوخت، علاوه بر بهبود خواص ضد ضربه، می تواند زمان احتراق مورد نیاز برای رسیدن به کاهش آلاینده ها را تغییر دهد. در بارهای زیاد، زمان‌بندی احتراق زودتر به کاهش دمای گاز خروجی کمک می‌کند [15،16]. در نتیجه افزودن سوخت به مخلوط به منظور جلوگیری از افزایش دما قطعات موتور غیر ضروری است. اگر دوز تزریق شده کاهش یابد، موتور کارآمدتر کار می کند [17]. مصرف سوخت کمتر در کیفیت کنترل احتراق بر اساس شرایط کار بیان می شود و بر راندمان کلی تأثیر می گذارد که منجر به افزایش قدرت موتور می شود [18]. کیفیت احتراق بازتابی از کارایی موتور است. علاوه بر این، تغییر در غلظت گازهای خروجی مانند NOx، CO و HC نسوخته به دلیل تأثیر تغییر زمان احتراق است [19].

در موتورهای جرقه زنی، تشکیل شعله، سوختن زودرس و رفتارهای انتشار همگی تحت تأثیر زمان اشتعال قرار دارند [20]. تأثیر زمان جرقه بر احتراق موتوری که با هیدروژن سوخت می‌شود توسط شی و همکارانش مورد مطالعه قرار گرفت. [21]. آنها کشف کردند که با زاویه جرقه زنی پیشرفته، بازده حرارتی ترمز در ابتدا افزایش می یابد و سپس کاهش می یابد. انتشار NOX، HC و CO نیز با تاخیر در زمان‌بندی جرقه کاهش یافت. انتشار NOX با افزایش کسری از حجم هیدروژن افزایش می یابد، در حالی که HC و مونوکسید کربن کاهش می یابد. تأثیر افزودن درصد بالایی از هیدروژن بر عملکرد موتورهایی که با ترکیب هیدروژن-بنزین سوخت می‌شوند توسط Elsemary و همکاران مورد مطالعه قرار گرفت. [22]. یافته ها این بود که در زمان احتراق 30 درجه CA BTDC، مصرف سوخت کاهش می یابد و راندمان حرارتی بهبود می یابد [23]. ژانگ و همکاران تأثیر یک موتور هیدروژن / متانول زمان‌بندی جرقه را بر احتراق و انتشار گازهای گلخانه‌ای با ضریب هوای اضافی 1.20 مطالعه کرد و کشف کرد که با افزایش زوایای پیشروی جرقه، پس از افزایش اولیه، بازده حرارتی نشان‌داده شده شروع به کاهش می‌کند. همراه با زمان اشتعال پیشرفته تر، زمان تولید شعله طولانی می شود در حالی که دوره انتشار شعله کوتاه می شود. پس از اضافه شدن هیدروژن، هیدروکربن نسوخته و مونوکسید کربن سقوط می کند [24]. سید یوسو الدین تأثیر زمان بندی جرقه و نسبت تراکم بر هیدروژن-اتانول سوخت موتور را بررسی کرد. محققان نشان دادند که با افزایش کسر هیدروژن، راندمان حرارتی و فشار متوسط ​​موثر برای یک زمان اشتعال معین بهبود یافت.
زمان جرقه زنی یک پارامتر عملیاتی حیاتی است که بر عملکرد و ویژگی های انتشار موتورهای SI تأثیر می گذارد. با این حال، کار کمی در مورد تأثیر زمان اشتعال بر نسبت گاز باقیمانده و انرژی آزادسازی کارآمد برای موتورسیکلت ها گزارش شده است. بنابراین، مطالعه تاثیر زمان‌بندی احتراق بر عملکرد موتور V-twin و ویژگی‌های انتشار، و همچنین ارزیابی زمان‌بندی بهینه احتراق برای حداکثر گشتاور ترمز و حداقل BSFC ضروری است.

منابع

1. Muneer, T.; Asif, M.; Munawwar, S. Sustainable production of solar electricity with particular reference to the Indian economy. Renew. Sustain. Energy Rev. 2005, 9, 444–473. [Google Scholar] [CrossRef]
2. Sayin, C.; Ertunc, H.M.; Hosoz, M.; Kilicaslan, I.; Canakci, M. Performance and exhaust emissions of a gasoline engine using artificial neural network. Appl. Therm. Eng. 2007, 27, 46–54. [Google Scholar] [CrossRef]
3. Khoa, N.X.; Lim, O. Comparative Study of the Effective Release Energy, Residual Gas Fraction, and Emission Characteristics with Various Valve Port Diameter-Bore Ratios (VPD/B) of a Four-Stroke Spark Ignition Engine. Energies 2020, 13, 1330. [Google Scholar] [CrossRef][Green Version]
4. Khoa, N.X.; Lim, O. The Internal Residual Gas and Effective Release Energy of a Spark-Ignition Engine with Various Inlet Port–Bore Ratios and Full Load Condition. Energies 2021, 14, 3773. [Google Scholar] [CrossRef]
5. Elfasakhany, A. Investigations on performance and pollutant emissions of spark-ignition engines fueled with n-butanol–, isobutanol–, ethanol–, methanol–, and acetone–gasoline blends: A comparative study. Renew. Sustain. Energy Rev. 2017, 71, 404–413. [Google Scholar] [CrossRef]
6. Raviteja, S.; Kumar, G. Effect of hydrogen addition on the performance and emission parameters of an SI engine fueled with butanol blends at stoichiometric conditions. Int. J. Hydrogen Energy 2015, 40, 9563–9569. [Google Scholar] [CrossRef]
7. Chan, S.H.; Zhu, J. Modelling of engine in-cylinder thermodynamics under high values of ignition retard. Int. J. Therm. Sci. 2001, 40, 94–103. [Google Scholar] [CrossRef]
8. Soylu, S.; Van Gerpen, J. Development of empirically based burning rate sub-models for a natural gas engine. Energy Convers. Manag. 2004, 45, 467–481. [Google Scholar] [CrossRef]
9. Hedfi, H.; Jedli, H.; Jbara, A.; Slimi, K. Modeling of a bioethanol combustion engine under different operating conditions. Energy Convers. Manag. 2014, 88, 808–820. [Google Scholar] [CrossRef]
10. Li, J.; Gong, C.M.; Su, Y.; Dou, H.L.; Liu, X.J. Effect of injection and ignition timings on performance and emissions from a spark-ignition engine fueled with methanol. Fuel 2010, 89, 3919–3925. [Google Scholar] [CrossRef]
11. Beatrice, C.; Belgiorno, G.; Di Blasio, G.; Mancaruso, E.; Sequino, L.; Vaglieco, B.M. Analysis of a Prototype High-Pressure “Hollow Cone Spray” Diesel Injector Performance in Optical and Metal Research Engines; SAE Technical Paper: Warrendale, PA, USA, 2017. [Google Scholar] [CrossRef]
12. Vassallo, A.; Beatrice, C.; Di Blasio, G.; Belgiorno, G.; Avolio, G.; Pesce, F.C. The Key Role of Advanced, Flexible Fuel Injection Systems to Match the Future CO2 Targets in an Ultra-Light Mid-Size Diesel Engine; SAE Technical Paper: Warrendale, PA, USA, 2018. [Google Scholar] [CrossRef]
13. Mohan, B.; Yang, W.; Kiang Chou, S. Fuel injection strategies for performance improvement and emissions reduction in compression ignition engines—A review. Renew. Sustain. Energy Rev. 2013, 28, 664–676. [Google Scholar] [CrossRef]
14. Bae, C.; Kim, J. Alternative fuels for internal combustion engines. In Proceedings of the Combustion Institute, In Press. [CrossRef]
15. Raheman, H.; Ghadge, S.V. Performance of diesel engine with biodiesel at varying compression ratio and ignition timing. Fuel 2008, 87, 2659–2666; [Google Scholar] [CrossRef]
16. Xie, F.X.; Li, X.P.; Wang, X.C.; Su, Y.; Hong, W. Research on using EGR and ignition timing to control load of a spark-ignition engine fueled with methanol. Appl. Therm. Eng. 2013, 50, 1084–1091. [Google Scholar] [CrossRef]
17. Anderson, J.E.; DiCicco, D.M.; Ginder, J.M.; Kramer, U.; Leone, T.G.; Raney-Pablo, H.E.; Wallington, T.J. High octane number ethanol–gasoline blends: Quantifying the potential benefits in the United States. Fuel 2012, 97, 585–594. [Google Scholar] [CrossRef]
18. Sayin, C. The impact of varying spark timing at different octane numbers on the performance and emission characteristics in a gasoline engine. Fuel 2012, 97, 856–861. [Google Scholar] [CrossRef]
19. Binjuwair, S.; Alkudsi, A. The effects of varying spark timing on the performance and emission characteristics of a gasoline engine: A study on Saudi Arabian RON91 and RON95. Fuel 2016, 180, 558–564. [Google Scholar] [CrossRef]
20. Heywood, J.B. Internal Combustion Engine Fundamentals; McGraw-Hill Book Company: New York, NY, USA, 1988. [Google Scholar]
21. Shi, W.; Yu, X.; Zhang, H.; Li, H. Effect of spark timing on combustion and emissions of a hydrogen direct injection stratified gasoline engine. Int. J. Hydrogen Energy 2017, 42, 5619–5626. [Google Scholar] [CrossRef]
22. Elsemary, I.M.; Attia, A.A.; Elnagar, K.H.; Elsaleh, M.S. Spark timing effect on performance of gasoline engine fueled with mixture of hydrogen-gasoline. Int. J. Hydrogen Energy 2017, 42, 30813–30820. [Google Scholar] [CrossRef]
23. Zhang, B.; Ji, C.; Wang, S. Combustion analysis and emissions characteristics of a hydrogen-blended methanol engine at various spark timings. Int. J. Hydrogen Energy 2015, 40, 4707–4716. [Google Scholar] [CrossRef]
24. Yousufuddin, S.; Masood, M. Effect of ignition timing and compression ratio on the performance of a hydrogen-ethanol fueled engine. Int. J. Hydrogen Energy 2009, 34, 6945–6950. [Google Scholar] [CrossRef]

پروژه مشابه دارید؟

برای ثبت سفارش در سیمیا می توانید از طریق اپلیکیشن سیمیا، یا فرم ثبت سفارش در سایت اقدام کرده و یا از طریق ایمیل، واتساپ، تلگرام و اینستاگرام اقدام نمایید.

اپلیکیشن سیمیا را از بازار و مایکت دانلود کنید.

سریع ترین راه پاسخگویی سیمیا، واتساپ و سروش می باشد. لینک واتساپ، اینستاگرام و تلگرام در پایین سایت وجود دارد.

 09392265610

نشانی ایمیل سیمیا simiya_ht@yahoo.com می باشد.

از برقراری تماس برای هماهنگی پروژه خودداری کنید، حجم بالای سفارشات به ما اجازه نمی دهد تا از طریق تلفن پاسخگوی شما عزیزان باشیم، حتما درخواست خود را به صورت مکتوب و از طریق یکی از راه های ذکر شده فوق ارسال نمایید، درخواست خود را به طور کامل و با تمام فایل ها و توضیحات لازم ارسال نمایید تا مدت زمان بررسی آن به حداقل برسد. پس از تعیین کارشناس، در اسرع وقت به شما پاسخ می دهیم.