بررسی عوامل موثر بر کوبش و چگونگی افزایش فشار موثر متوسط و کاهش آلاینده ها در موتور دوگانه سوز

راه حل های مختلفی برای بهبود فرآیند احتراق و کاهش آلاینده ها در موتورهای درونسوز، بدون نیاز به تغییرات زیاد در طراحی این نوع موتورها پیشنهاد شده است. در میان راه حل های پیشنهاد شده، استفاده از گاز طبیعی به عنوان سوخت جایگزین برای گازوئیل، به علت ماهیت احتراقی پاکتر و قیمت ارزانتر، از اهمیت ویژه ای برخوردار است. یکی از معمول ترین این موتورها که از گاز طبیعی به عنوان سوخت اصلی استفاده می کند، موتور دوگانه سوز است که فرصت جایگزینی سوخت های مایع را با گاز طبیعی یا دیگر سوخت های گازی، به دلیل ماهیت احتراقی تمییزتر و کاهش مقدار آلاینده هایی نظیر اکسیدهای نیتروژن و ذرات معلق فراهم آورده است. چون موتور پایه دیزل با تبدیل شدن به دوگانه سوز با افت توان، احتمال وقوع کوبش و همچنین افزایش آلاینده هایی مثل هیدروکربن های نسوخته و منوکسیدکربن مواجه می شود، راهکارهایی که به افزایش توان و بازده موتور دوگانه سوز، جلوگیری از کوبش و کاهش آلاینده ها منجر می شود بررسی شده اند. در این تحقیق از موتور ملی دوگانه سوز د87 برای آزمایش و شبیه سازی های عددی استفاده شده است. با توجه به اینکه شرکت دیزل سنگین ایران در حال طراحی و توسعه خانواده موتور ملی سنگین بوده است لذا این رساله در همین راستا تعریف شده است و اتاق آزمون توسعه ای این طرح و موتور ملی دوگانه سوز د87 برای آزمایش در اختیار این کار پژوهشی قرار گرفت. موتور مورد نظر پس از همبندی، در اتاق آزمون نصب و راه اندازی شد و آزمونهای مختلف عملکردی بر روی آن انجام شد. همچنین تأثیر مهمترین عوامل بر احتراق موتور دوگانه سوز شامل تنظیم مقدار سوخت آتشزنه و زمانبندی پاشش آن، تعداد سوراخ افشانه، بازخورانی دود خروجی، مقدار حرکت گردبادی در راستای محور افقی و عمودی و افزودن هیدروژن به گاز طبیعی به صورت عددی و به روش cfd با استفاده از برنامه سه بعدی fire و با موازی سازی با نرم افزار gt-power بررسی و نتایج بدست آمده با نتایج تجربی مقایسه گردید. نتایج نشان می دهد با توجه به ماهیت احتراق، با پیش انداختن زمان پاشش و افزایش مقدار سوخت آتشزنه، با استفاده از افشانه 8 سوراخه در این موتور، عملکرد و توان موتور بهبود و آلاینده ها کاهش می یابد. در حالی که تغییر شکل کاسه سنبه تأثیر چندانی بر عملکرد این موتور نداشته است ولی تغییر شکل راهگاه ورودی، بهبود جزئی عملکرد موتور و کاهش آلاینده ها را نشان می دهد ولی با توجه به هزینه زیاد طراحی و ساخت، تغییر آن توصیه نمی شود. همچنین بازخورانی گازهای خروجی سبب کاهش آلاینده nox می شود. افزودن هیدروژن تا 20% سبب بهبود فرآیند احتراق و افزایش سرعت آن می شود و در نتیجه، بیشینه توان افزایش خوبی می یابد و این در حالی است که با افزودن بیشتر هیدروژن (بیش از 20%)، به علت رقیق شدن مخلوط و تأثیر آن بر سرعت شعله و همچنین بروز احتراق غیرعادی، عملکرد موتور تحت تأثیر منفی قرار می گیرد و بازده حرارتی کاهش می یابد.