بررسی اثرات تغییر نرخ هیدروژن بر متغیرهای احتراقی، آلایندگی و اقتصاد سوخت در موتوری تزریق مستقیم

امروزه هیدروژن به عنوان سوختی پاک نسبت به سوخت‌های معمول برای استفاده در سامانه‏‌های احتراقی مختلف مورد توجه مراکز تحقیقاتی قرار گرفته است. دلیل این موضوع ایجاد آلاینده‌های بسیار کمتر از سایر سوخت‏های متداول است. با این حال، نیاز است تا اثرات استفاده از سوخت هیدروژن در شرایط عملیاتی بررسی شوند. شرایطی مانند دور موتورهای مختلف برای رسیدن به یک حالت تعادل کلی با در نظر گرفتن اکثر آلاینده‌ها و متغیرهای احتراقی، می‏توانند جزء این محدوده باشند. در پژوهش حاضر تمرکز اثر کسر جرمی هیدروژن تزریقی در محدوده وسیعی از دور موتورها (1500 تا 5000 د.د.د.) بررسی شده است. تحلیل‏ها با در نظر گرفتن اکثر آلاینده‌های منتشر شده (دی‌اکسید کربن‌، مونوکسید کربن، دوده، هیدروکربن) در کنار متغیرهای احتراقی و اقتصاد سوخت (مصرف سوخت ویژه ترمزی) انجام شده‏اند. بررسی‏ها برای دست‏یابی به حالت تعادل کلی در موتور بار سنگین ISM 370 اند. برای ایجاد هندسه‌های لازم، شبیه‌سازی قسمت‌های مختلف موتور و تحلیل‏ عددی از نرم‏افزار AVL FIRE استفاده شده است. بررسی‌ها نشان می‌دهند چرخش هوا در استوانه‏ قبل از پاشش سوخت دیزل مناسب است و افزایش هیدروژن تزریقی سبب افزایش آشفتگی هوا می‌شود. با بررسی نرخ‌های مختلف هیدروژن (0.86%، 1.027%، 1.28% و 1.7%) در نسبت‌های تعادلی مشخص، 1.027 درصد جرمی هیدروژن از هوای ورودی برای ایجاد تعادلی بین اکثر ‌آلاینده‌های تولیدی و متغیرهای احتراقی مناسب ‌شناخته شد. همچنین انتخاب زمان تزریق 2 درجه قبل از نقطه مکث بالا، مزیت بهره ‏گیری از کسر جرمی 1.027 درصد هیدروژن را دو چندان می‌کند.