مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی تاثیر پاشش مستقیم مخلوط آب - متانول در چند‌راهه ورودی بر عملکرد و آلایندگی موتور اشتعال جرقه‌ای توربوشارژ

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان
اشکان صادقی آهنگر
امیر حسین شامخی
دانشگاه صنعتی خواجه نصیر الدین طوسی
10.48311/mme.24.12.677
چکیده
در این مقاله، به بررسی تاثیر افزودن مخلوط آب و متانول به سوخت و تاثیر آن بر عملکرد و آلایندگی موتور EF7 توربوشارژ (TC) پرداخته شده‌است. به این منظور، ابتدا با استفاده از GT Power موتور مورد نظر شبیه‌سازی و پس از اعتبار‌سنجی با سوخت بنزین، مخلوط آب و متانول با نازل وارد مدار شده و سپس نتایج، مورد بررسی قرار گرفته‌است. در این مقاله پس از شبیه‌سازی موتور به شبیه‌سازی نازل پاشش مخلوط آب و متانول پرداخته شده‌است که این مخلوط در سه حالت 50% آب %50 متانول، 25 %آب 75% متانول و 75% آب و 25% متانول شبیه‌سازی شده‌است. اصلی ترین نوآوری این تحقیق شبیه سازی پاشش مخلوط آب و متانول به منظور بهبود کیفیت احتراق است که نتایج حاصل از شبیه‌سازی نشان می‌دهد، دما به میزان قابل‌توجهی در نقاط مختلف کاهش پیداکرده‌است. همچنین در این مدل به بررسی کوبش(knock) ،آلایندگی‌های اکسیدهای نیتروژن (NOx) ، مونوکسیدکربن (CO)، دی اکسیدکربن (CO2)، نیتروژن مونوکسید(NO) و پارامتر‌های عملکردی مشابه که با اضافه شدن آب و متانول تغییر داشته‌اند، پرداخته‌ شده‌است.
کلیدواژه‌ها
مخلوط آب و متانول
آلایندگی
عملکرد

موضوعات

عنوان مقاله English

Effect of Water-Methanol Mixture Injection in Intake Manifold on Performance and Emission of a Turbocharged SI Engine

نویسندگان English

Ashkan Sadeghi Ahangar
Amir Hossein Shamekhi
Faculty of Mechanical Engineering, K. N. Toosi University of Technology
چکیده English

This study investigates the effects of water-methanol mixture injection on the performance and emissions of the EF7 TC engine. Using GT Power software, the engine was first simulated and validated with gasoline fuel. Subsequently, a nozzle was used to introduce the water-methanol mixture, simulated in three different ratios: 50% water-50% methanol, 25% water-75% methanol, and 75% water-25% methanol. The novelty of this research lies in the simulation of this injection process to enhance combustion quality. Results indicate significant temperature reductions at various points, alongside notable changes in knock characteristics and emissions, including nitrogen oxides (NOx), carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO₂), and nitrogen monoxide (NO).

کلیدواژه‌ها English

performance
EF7 TC engine
GT Power
Water-methanol mixture
Emission
Li X, Zhen X, Wang Y, Liu D, Tian Z. The knock study of high compression ratio SI engine fueled with methanol in combination with different EGR rates. Fuel. 2019;257:116098.
Miganakallu N, Yang Z, Rogóż R, Kapusta ŁJ, Christensen C, Barros S, et al. Effect of water-methanol blends on engine performance at borderline knock conditions in gasoline direct injection engines. Applied Energy. 2020;264:114750.
Li A, Zheng Z, Peng T. Effect of water injection on the knock, combustion, and emissions of a direct injection gasoline engine. Fuel. 2020;268:117376.
Xu C, Cho H. Effect of methanol/water mixed fuel compound injection on engine combustion and emissions. Energies. 2021;14(15):4491.
Ghazal O, Borowski G, editors. Effect of Water Injection on SI Engine Performance and Emissions. The Ninth Jordanian International Mechanical Engineering Conference (JIMEC 2018); 2018.
Mingrui W, Sa NT, Turkson RF, Jinping L, Guanlun G. Water injection for higher engine performance and lower emissions. Journal of the Energy Institute. 2017;90(2):285-99.
Hoppe F, Thewes M, Baumgarten H, Dohmen J. Water injection for gasoline engines: Potentials, challenges, and solutions. International Journal of Engine Research. 2016;17(1):86-96.
Rohit A, Satpathy S, Choi J, Hoard J, Surnilla G, Hakeem M. Literature survey of water injection benefits on boosted spark ignited engines. 2017. SAE Technical Paper.
d'Adamo A, Berni F, Breda S, Lugli M, Fontanesi S, Cantore G. A numerical investigation on the potentials of water injection as a fuel efficiency enhancer in highly downsized GDI engines. SAE Technical Paper; 2015. Report No.: 0148-7191.
Kim J, Park H, Bae C, Choi M, Kwak Y. Effects of water direct injection on the torque enhancement and fuel consumption reduction of a gasoline engine under high-load conditions. International Journal of Engine Research. 2016;17(7):795-808.
Sun Y, Fischer M, Bradford M, Kotrba A, Randolph E. Water recovery from gasoline engine exhaust for water injection. SAE Technical Paper; 2018. Report No.: 0148-7191.
Gharloghy J, KAKAEE A, FOROOGHIFAR A. COMPARISON OF EF7. TC ENGINE PERFORMANCE IN TWO MODES OF CNG FUEL AND PETROL USING PISTON AND COMBUSTION CHAMBER THERMAL SIMULATION. 2011.
Heywood JB. Combustion engine fundamentals. 1ª Edição Estados Unidos. 1988;25:1117-28.
Adnan R, Masjuki H, Mahlia T. Performance and emission analysis of hydrogen fueled compression ignition engine with variable water injection timing. Energy. 2012;43(1):416-26.
IKCO_EF7_TC_Engine_ServiceManual
مهندسی مکانیک مدرس
دوره 24، شماره 12
آذر 1403
صفحه 677-686