Multidimensional modeling of homogeneous charge compression ignition engines
Homojen karışımlı sıkıştırmalı ateşlemeli motorların çok-boyutlu modellenmesi
- Tez No: 126979
- Danışmanlar: PROF. DR. CEM SORUŞBAY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2002
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Otomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 111
Özet
HOMOJEN KARİŞİM LI SFKIŞTIRMALÎ ATEŞLEMELI MOTORLARIN ÇOK BOYUTLU MODELLENMESİ ÖZET Homojen Karışımlı Sıkıştırmak Ateşlemeli (HCCI) motorlar, yanma modları tamamen farklı olmasına karşın kıvılcım ateşlemeli benzin motorlarıyla sıkıştrılmalı ateşlemeli dizel motorlarının bir hibriti olarak düşünülen ve içten yanmalı motorlarda sağladığı verim ve emisyon değerleri açısından artan ilgiye sahip yeni bir teknolojidir. Bu tip motorlarda kıvılcım ateşlemeli motorlarda olduğu gibi bava yakıt karışımı ateşlenme Öncesi homojen olarak emme sistemi veya silindir içinde oluşturulur ve sıkıştırma esnasında sıcaklığı yükselerek kendi kendine tutuşma sıcaklığına geldiğinde karışım sıkıştırmak ateşlemeli motorlarda olduğu gibi herhangi bir dış ateşleme sistemi yardımı olmadan yanar. Yanma başlangıcı ateşleme prosesinin kendiliğinden gelişmesinden ötürü direk olarak kontrol edilemez. Sadece dolaylı olarak etken parametreler üzerinden kontrolü mümkündür. Çalışma parametreleri uygun olarak ayarlandığında yanma üst ölü nokta civarında gerçekleşir. Benzin motorlarında ön alev gelişimi önemli ölçüde değişim gösterdiği için çevrimden çevrime farklılıklar da olmaktadır. Ancak HCCI prensibinde homojen karışımın getirdiği aynı anda birçok noktadan ateşlemenin gerçekleşmesi ve yanmanın birçok noktadan eş zamana olarak başlaması sebebiyle çevrimden çevrime değişimler çok düşük mertebelerdedir ve bununla yanma hızı oldukça yüksektir. HCCI dizel motorlarıyla karşılaştırıldığında ana avantajları düşük NO* ve is emisyonlarıdır. Dizel motorlarında is zengin kansan bölgelerde NOx ise sıcak stoidyometrik bölgelerde oluşmaktadır. Bu mekanizmalardan ötürü yanmanın iyüeştirilmesiyle NOs ve is miktarlarının her ikisini birlikte düşürmek oldukça zordur. Zengin ve stoidyometrik bölgelerle olan bu problemi gidermek homojen bir karışım kullanmakla mümkün olabilir. Kıvılcım ateşlemeli benzin motorlarıyla karşılaştırıldığında ise avantajı kısmi yüklerde daha yüksek verim sağlamasıdır. Klasik stoidyometrik karışımlı ve katalizöriü bir benzin motoru emisyon değerleri açısından dizel motoruna göre daha temiz bir motor olarak gösterilmesine karşın HCCI motoruyla kıyaslandığında, HCCI motorunun sağladığı kısmi yüklerdeki verime ulaşamamaktadır. Bütün bu avantajlara karşın HCCFnın dez avantajları geniş yük ve hız aralıklarında ateşleme zamanının ve yanma fazının kontrolündeki zorluk, iki tip motora kıyasla daha fazla ürettiği HC emiyon değerleri ve çıkış gücünün sınırlı olmasıdır. Son yularda, hesaplamalı akışkanlar dinamiğinin (CFD), yanma proseslerinin anlaşılmasında bir araç olarak kullanılması büyük ölçüde kabul görmüştür. Kullanımının yaygınlaşmasıyla beraber, yanmanın çok boyutlu olarak modellenmesi çalışmaları da tuz kazanmıştır. Bu çalışmada da yenibir konsept olan Homojen Karışımlı Sıkıştırmak Ateşlemeli Motorların çok boyutlu olarak modellenmesi amaçlanmıştır. Bu doğrultuda KIVA-3V kodu hesaplamak akışkanlar dinamiği (CFD) programı olarak kullanılmış, fiziksel ve kimyasal modelleme hesaplamaları xüitamamiyle bu kod yardımıyla yapılmıştır. Literatürden Homojen Karışımlı Sıkıştırma!» Ateşlemen Motorlar üzerine yapılmış deneysel bir örnek referans alınarak modelleme sonuçlan bu datalar ile karşılaştırılmıştır. Çalışmada methanın modellenmesi üzerinde durulmuş ve kimyasal kinetik modellenmesi iki adımlı global kinetik mekanizması ile sağlanmıştır. HCCI motorlarda yanma fazının ve yanma başlangıcının kontolünde etkin olarak kullanılan, emme sıcaklığı, sıkıştırma oram ve devir sayısı parametrelerinin etkileri de bu çalışma kapsamında incelenmiştir. Yapılan bu çalışma, deneysel sonuçlarla karşılaştırıldığında, Homojen Karışımlı Sıkıştırman Ateşlemeli Motorların çok boyutlu olarak modellenmesinin mümkün olduğunu göstermiştir. xrv
Özet (Çeviri)
MULTIDIMENSIONAL MODELING OF HOMOGENEUS CBARGE COMPRESSION IGNITION ENGINES SUMMARY With the increasing need to both conserve fossil fuel and minimize toxic emissions, much effort is being focused on the advancement of current combustion technology. One such research topic emerging in combustion society is the concept of Homogeneous Charge Compression Ignition (HCCI). This process is often considered a hybrid of the conventional spark plug ignited and the compression ignition proceses. As in a spark-ignited engine, the air-fuel mixture is homogeneous however as in compression ignited combustion the mixture is auto-ignited by compression heating. Homogeneous Charge Compression Ignition (HCCI) combustion is achieved when a mixture of air, fuel and recycled combustion products is compressed until it auto- ignites. This results in heat releasing reactions that initiate simultaneously at multiple sites within the combustion chamber and occur at the global equivalence ratio. Unlike Diesel (diffiision-controlled) combustion, HCCI reactions are not necessarily limited by the mixing rate at the interface between the fuel jet and oxidizer. HCCI combustion differs from spark-ignited combustion in that it has no discernible flame front and is devoid of a localized high-temperature reaction region. Thus, HCCI combustion is generally characterized by distributed, low-temperature reactions that occur relatively fast. HCCI combustion technology offers the possibility of having advantages of both Diesel and gasoline engines. The major advantages with Homogeneous Charge Compression Ignition compared to the diesel engine are low NOx emissions and fewer problems with smoke. Diesel engines are widely used in heavy-duty vehicles and in other commercial applications, due to its high efficiency and durability. In the diesel engine soot is formed in the fuel rich regions and NOx in the hot stoichiometric regions. Due to these mechanisms, it is difficult to reduce both NOx and soot simultaneously through combustion improvement. To eliminate the problems with fuel rich regions and stoichiometric regions, a homogeneous charge can be used instead. The benefit with HCCI compared to the Spark Ignition (SI) engine is the much higher part load efficiency. The disadvantages of HCCI engines are including high hydrocarbon and carbon monoxide emission, high peak pressures, high rates of heat release, reduced operating range, lower power density than a Diesel engine, difficulty in controlling the combustion phase and timing. There is increasing hope that these advantages will be solved through various means with the advancement of HCCI research. Over the past several years, computational fluid dynamics (CFD) has been increasingly accepted as an adjunct to understanding of practical combustion xvsystems. Since the use of CFD, multi-dimensional studies with combustion have become commonplace in the literature. This study concentrates on multi-dimensional modelling of Homogeneous Charge Compression Ignition Engines. The impacts of engine speed, intake temperature, and compression ratio are also investigated in this study. As a CFD software tool for the modelling of combustion process, KTVA-3V code is used. Both the physical and chemical modelling calculations are done by KIVA-3V code. An experimental study is taken as a reference from the literature and releated to the experiment engine geometry a three-dimensional model is generated. For die chemical kinetic modelling a two-step kinetic mechanism is used. The first of the two global rate equations controls the disapperance of methane, and the second the oxidation of carbon monoxide. This work shows that three-dimensional modelling of methane HCCI engine is possible with good agreement to the experimental data. XVI
Benzer Tezler
- Effect of CDC concept on the design parameters of a heavy duty PPCI engine by use of multidimensional modeling
Bir ağır iş PPCI motorunun tasarım parametrelerine CDC kavramının etkisinin çok boyutlu modelleme kullanılarak incelenmesi
MUSTAFA YILMAZ
Doktora
İngilizce
2009
Makine MühendisliğiMarmara ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. M. ZAFER GÜL
- HCCI (homojen şarjlı sıkıştırma ile ateşlemeli) bir motorda yanma analizi
The combustion analysis on HCCI (homogen charge compression ignition engine)
ŞÜKRÜ AYHAN BAYDIR
Doktora
Türkçe
2012
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Eğitimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN SERDAR YÜCESU
- Bataryaların ısıl analizlerinin yapılması ve ısıl yönetim sistemleri için soğutma yöntemlerinin incelenmesi
Thermal analysis of batteries and investigation of cooling methods for thermal management systems
CEYDA BERBER
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiMersin ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALKAN ALKAYA
- Bilgi motivasyon davranış becerileri modeline dayalı eğitim programının epilepsi hastalığı olan adölesanların hastalık yönetimine etkisi: Randomize kontrollü çalışma
The effect of education program based on information motivation behavior skills model on disease management of adolescents with epilepsy: A randomized controlled study
ÖZLEM GÜZEL POLAT
Doktora
Türkçe
2024
HemşirelikMersin ÜniversitesiHemşirelik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYDA ÇELEBİOĞLU
PROF. DR. ÇETİN OKUYAZ
- Spor yöneticiliği öğrencilerinin liderlik yönelimlerinin yordayıcısı olarak kişilik özellikleri ve cinsiyet rolleri: Bir yapısal eşitlik modelleme çalışması
Personality traits and gender roles as predictors of sports management students' leadership orientations: A structural equality modelling study
SENA HAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
SporAmasya ÜniversitesiBeden Eğitimi ve Spor Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. KURTULUŞ ÖZLÜ