امکان سنجی تشکیل شارژ لایه ای موضعی و اثرات ناشی از آن در یک موتور تزریق مستقیم گاز طبیعی

گاز طبیعی از گزینه های مناسب برای جایگزینی با سوخت های پایه نفتی است که مشکلات آب و هوایی جهان و آلاینده های زیست محیطی را تشدید کرده اند. به طور معمول استفاده از گاز طبیعی در موتورهای احتراق داخلی با کاهش توان موتور همراه است، اما تکنولوژی تزریق مستقیم سوخت تا حد قابل توجهی می تواند کاهش توان را جبران می کند ولی همچنان استفاده بهینه از آن نیازمند تحقیق و پژوهش های بیشتر است. شارژ لایه ای موضعی از جمله ایده های مطرح شده برای بهبود راندمان احتراق در موتورهای تزریق مستقیم است. تحقیق حاضر به عنوان بخشی از پروژه تبدیل یک موتور تزریق درگاهی به تزریق مستقیم، به امکان یابی و شرایط تشکیل مخلوط لایه ای موضعی و اثرات آن روی احتراق و عملکرد موتور می پردازد. مطالعه عددی صورت گرفته در تحقیق حاضر نشان می دهد که شکل گیری مخلوط لایه ای موضعی با روش هدایت هوایی با قرارگیری انژکتور در مجاورت مسیر ورودی هوا سخت و غیرممکن خواهد بود. تکانه بالای فواره گازی صرفا سبب حرکت سریع توده سوخت تزریق شده در سیلندر می شود و نمی تواند کمکی به اختلاط سریع و قابل قبول این توده سوخت با مخلوط سوخت و هوای داخل سیلندر بکند. از این رو این مساله موجب بالارفتن نسبت سوخت و هوا به صورت موضعی، بیش از حد قابل انتظار می شود و افت راندمان احتراق را سبب می شود. هرچند افزایش سرعت پیشروی شعله و نرخ آزادسازی انرژی به دلیل بالارفتن آشفتگی جریان به عنوان نتایج تحقیق حاضر قابل بیان است ولی بهره مندی از مزیت های افزایش سرعت شعله سوخت گاز طبیعی به دلیل نارسایی های مطرح شده به طور محسوس مشاهده نمی شود.