اشتعال تراکمی سوخت
همگن
به گزارش خبرخودرو، ایده اشتعال تراکمی سوخت همگن Charge Compression
lgnition – hcci Homogenous
در موتورهای درون سوز برای نخستین بار در سال 1979
توسط اونیشی و همکارانش برای موتورهای دوز مانه مطرح شد .
آنها دریافته بودند که متراکم کردن مخلوط همگن هوا و سوخت تا حد بروز
خوداشتعالی ، می تواند تأثیر زیادی بر کاهش آلایندگی و مصرف سوخت موتور داشته
باشد . این ایده را که در آغاز با عنوان " احتراق ترمز اتمسفری فعال " ( ATAC )
می شناختند ، به سرعت در موتور 10 GC
محصول مؤسسه موتور پاک ژاپن
(NICE )
برای ژنراتورهای ساکk
به کار گرفتند .
تحقیقات ناگوچی و همکارانش نشان داد که این ایده برای حالت بار جزئی ( (Part Load
بسیار مناسب است . در سال
1983 ، نجت و همکارانش این ایده را برای موتورهای چهار زمانه توسعه دادند و
سرانجام در سال 1989 ، ترینگ با اطلاق عنوان HCCI
به این ایده و شرح کامل
خصوصیات و مزایا و معایب آن ، دریچه ای جدید را به سوی گسترش موتورهای درون سوز
گشود
.
ایده احتراق HCCI
توانسته است با کنار هم قرار
دادن ویژگی های مثبت هر یک از موتورهای اشتعال جرقه ای (Sl )
و اشتعال ( Cl )
، قابلیت ویژه ای در کاهش میزان آلایندگی و مصرف سوخت داشته باشد
.
کاهش چشمگیر Nox
و ذرات معلق ، به همراه
بازده گرمایی بالا و قابلیت استفاده از سوخت های متنوع سبب شده که تحقیقات
بیشتری دراین زمینه انجام شود . با وجود تمام مزایای ذکر شده ، باید در نظر
داشت که به کارگیری موتورها
HCCI
با مشکلاتی همچون کنترل زمان احتراق و آماده سازی مخلوط همگن هوا و سوخت مواجه
است که مستلزم انجام تحقیقات بیشتر در این زمینه است .
یکی از راه های رفع مشکل آماده سازی مخلوط ، استفاده از گاز طبیعی به عنوان
سوخت است . گاز طبیعی از نظر شیمیایی پایدار است و به راحتی می تواند مخلوط
همگن با هوا تشکیل دهد . ساختار مولکولی ساده گاز طبیعی نسبت به هیدروکربن های
سنگین تری مانند بنزین و گازوییل ، سبب می شود تا گونه های شیمیایی میانی کمتری
در خلال احتراق آن تشکیل شود و آلاینده های خروجی تا حد چشمگیری کاهش پیدا کند .
همچنین با توجه به مقاومت آن در برابر خود اشتعالی ، می توان نسبت تراکم موتور
را تا حد بیشتری افزایش داد و به این ترتیب بازدهی گرمایی را نیز را بالا برد.
برای بررسی دقیق نحوه عملکرد موتورهای HCCI
، علاوه بر تجربیات آزمایشگاهی ، می توان از روش شبیه سازی موتور نیز استفاده
کرد .
در این روش ، مدل های مختلف ریاضی برای شبیه سازی فرآیندهای صورت گرفته در یک
موتور
HCCI
به کار برده می شود . هریک از این مدل های مزایا و معایب ویژه خود را دارند.
در موتورهای HCCI
گاز طبیعی سوز معمولاً از
افزودنی هایی همچون پروپان ، بوتان ، پروکسید هیدروژن و فرمالدهید استفاده می
کنند . هر یک از این افزودنی ها بنابر ویژگی ها و محدودیت هاشان کاربردهای
مختلفی دارند
.
فرمالدهید یکی از پرکاربردترین این افزودنی ها است . کنتار و همکارانش نشان
دادند که برای کنترل احتراق موتورهای HCCI
می توان از فرمالدهیدها
استفاده کرد که بر روی نرخ تولید یا از بین رفتن رادیکال های هیدروکسیل تأثیر
زیادی دارد . مورسی و همکارانش نیز در تحقیقات محاسباتی خود نشان دادند که
استفاده از فرمالدهید به عنوان افزودنی سوخت گاز طبیعی در موتورهای HCCI
باعث می شود که مخلوط هوا و
سوخت زودتر به نقطه خود اشتغالی برسد .
چن و میکی در تحقیقات خود به این نتیجه رسیدند که فرمالدهید میزان گرمادهی در
واکنش های دما پایین و ساز و کار سوختن دی متیل اتر را کاهش می دهد و سبب پیش
رسی احتراق می شود . بررسی دقیق عملکرد ، محدوده کاری و تعیین زمان شروع احتراق
یک موتور
HCCI
گاز طبیعی سوز با استفاده از افزودنی فرمالدهید است .
http://khabarkhodro.com