تاثیر پارامترهای مختلف egr در کاهش آلاینده nox موتور دیزل تزریق مستقیم پرخوران با مخلوط های مختلف سوخت بیودیزل

چکیده هدف این تحقیق اساسا بررسی تاثیر مقدار و دمای egr بر روی شاخص های عملکردی، احتراق و آلایندگی موتور به هنگام استفاده از سوخت های دیزل و بیودیزل و همچنین مخلوط های مختلف آنها بوده است. آزمایشات بر روی موتور نیمه سنگین تراکتور، مدل mt4.244 ساخت کارخانه موتورسازان، تحت شرایط سرعت و توان ارزیابی شده (بیشینه توان) انجام شده است. این موتور، چهار سیلندر، تزریق مستقیم و از نوع پرخوران بوده و دارای حجم جابجایی 99/3 لیتر می باشد. آزمایشات اصلی در سه بخش انجام شد. بخش اول، آزمایشات egr در حالت سوخت دیزل که برای بررسی و تعیین برخی از اثرات مقادیر مختلف (تا 10 درصد حجمی) egr گرم و سرد بر روی شاخص های موتور، انجام شدند. این شاخص ها عبارت بودند از؛ گشتاور و توان ترمزی، مصرف سوخت ویژه ترمزی (bsfc)، بازده حرارتی ترمزی، دمای گازهای اگزوز، مدت زمان احتراق، اوج فشار سیلندر، اوج آهنگ گرمای آزاد شده (hrr) و آلایندهای nox و ذرات معلق دیزل (pm). در بخش دوم، تاثیر بکارگیری بیودیزل تولید شده از روغن پسماند رستوران و مخلوط های مختلف آن با سوخت دیزل در حالت بدون egr، بر روی شاخص های موتور مورد بررسی قرار گرفت. تیمارهای سوختی این سری از آزمایشات شامل؛ سوخت دیزل، b5، b20، b50 و بیودیزل خالص (b100) بودند. در بخش سوم، تاثیر مقدار %13 egr گرم و سرد بر روی شاخص های احتراق، عملکرد و آلایندگی سه سوخت؛ دیزل خالص، b50 و b100 مورد بررسی و مقایسه قرار گرفت. نتایج تجربی نشان داد که افزایش مقدار egr، اثر منفی بر روی گشتاور و توان ترمزی موتور، bsfc، بازده حرارتی ترمزی و نسبت هوا به سوخت داشت. برای حالت احتراق پیش آمیخته در فشار تقویتی ثابت پرخوران، بکارگیری egr، مدت زمان تاخیر در اشتعال را افزایش داده و منجر به تاخیر افتادن کل فرایند احتراق و به تبع آن کاهش اوج hrr و اوج فشار درون سیلندر گردید. استفاده از egr گرم، مقدار انتشار nox را کاهش داد در حالی که مقدار انتشار pm افزایش یافت. استفاده از egr سرد نسبت به egr گرم موثرتر بود چرا که دمای egr تاثیر قابل ملاحظه ای بر روی اوج hrr، دمای گاز اگزوز و مقدار انتشار nox نداشت ولی سرد نمودن egr بطور چشمگیری مقدار انتشار آلاینده pm را کاهش داد. egr سرد در مقایسه با egr گرم، اثر متقابل بین nox و bsfc و pm را تا حدودی بهبود بخشید. با افزایش مقدار egr، توزیع نابرابر آن بین سیلندر های موتور افزایش یافت، در حالی که کاهش دمای egr (egr سرد) باعث بهتر شدن توزیع آن بین سیلندرهای موتور شده و تغییرات سیلندر به سیلندر egr را کاهش داد. استفاده از بیودیزل، باعث افزایش پیشرسی تزریق سوخت، انجام زودتر فرایند احتراق، کاهش مدت تاخیر در اشتعال و افزایش hrr گردید. فشار و دمای بالای درون سیلندر منجر به افزایش مقدار انتشار nox شده، در حالی که مقدار تولید pm کاهش یافت. اگرچه افزایش درصد بیودیزل در مخلوط سوخت، باعث کاهش گشتاور و توان ترمزی موتور گردید ولی نتایج تجربی حاکی از وجود مقداری بازیافت در این روند کاهش بود. پایین تر بودن ارزش حرارتی بیودیزل نسبت به سوخت دیزل باعث افزایش مقدار bsfc شد ولی بازده حرارتی ترمزی موتور، تاثیرپذیری قابل ملاحظه ای نشان نداد. egr روش موثری برای کاهش آلاینده nox موتورهای دیزلی به هنگام استفاده از مخلوط های بیودیزل و سوخت دیزل بود. هنگامی که مقدار معینی از egr در حالت های سوخت دیزل و بیودیزل بکار گرفته شد، مقدار آلاینده nox منتشره از احتراق هر دو سوخت یکسان بود ولی مقدار انتشار آلاینده pm بطور قابل ملاحظه در حالت سوخت بیودیزل، پایین تر بود. بنابراین بیودیزل به همراه egr، باعث کاهش همزمان هر دو آلاینده nox و pm گردید. با سرد نمودن egr، مقدار بیشتری از آن بدون داشتن اثرات منفی بیشتر بکار گرفته شد. به هنگام بکارگیری egr، بازده حرارتی ترمزی موتور برای سوخت بیودیزل بالاتر از سوخت دیزل بود. بطور مشابهی، کاهش گشتاور موتور و افزایش bsfc نیز برای بیودیزل نسبت به سوخت دیزل، کمتر بود. بنابراین به هنگام بکارگیری بیودیزل، egr (بویژه egr سرد) اثر منفی کمتری بر روی شاخص های عملکردی موتور، نسبت به حالت احتراق سوخت دیزل داشت. واژه های کلیدی: موتور دیزل، بازخورانی گازهای اگزوز (egr)، دمای egr، سوخت بیودیزل حاصل از روغن پسماند رستوران، احتراق، عملکرد، آلایندگی.