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Homogeneous Charge Compression Ignition (HCCI) engine is a promising idea to reduce fuel  consumption and engine emissions. Natural Gas (NG), usually referred as clean fuel, is an  appropriate choice for HCCI engines due to its suitable capability of making homogenous  mixture with air. However, varying composition of Natural Gas strongly affects the  auto-ignition characteristics of in-cylinder mixture and the performance of the HCCI  engine. This paper has focused on the influence of Natural Gas composition on engine  operation in HCCI mode. Six different compositions of Natural Gas (including pure methane)  have been considered to study the engine performance via a thermo-kinetic zero-dimensional  model. The simulation code covers the detailed chemical kinetics of Natural Gas  combustion, which includes Zeldovich extended mechanism to evaluate  NOx emission. Validations have been made using  experimental data from other works to ensure the accuracy needed for comparison study. The  equivalence ratio and the compression ratio are held constant but the engine speed and  mixture initial temperature are changed for comparison study. Results show that the peak  value of pressure/temperature of in-cylinder mixture is dependent of fuel Wobbe number.  Furthermore, engine gross indicated power is linearly related to fuel Wobbe number. Gross  indicated work, gross mean effective pressure, and NOx are the  other parameters utilized to compare the performance of engine using different fuel  compositions.Le moteur HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition, ou à allumage  par compression d’une charge homogène) est une idée prometteuse pour réduire la  consommation de carburant et les émissions polluantes. Le gaz naturel, considéré  généralement comme un carburant propre, est un choix approprié pour les moteurs HCCI en  raison de sa capacité à former avec l’air un mélange homogène. Cependant, la composition  du gaz naturel influe fortement sur les caractéristiques d’auto-inflammation du mélange  dans le cylindre et la performance du moteur HCCI. Cet article met l’accent sur  l’influence de la composition du gaz naturel sur le fonctionnement du moteur en mode HCCI.  Six différentes compositions de gaz naturel (y compris le méthane pur) ont été examinées  pour étudier les performances du moteur au moyen d’un modèle thermo-cinétique  zéro-dimensionnel. Le code de simulation inclut la cinétique chimique détaillée de la  combustion du gaz naturel, y compris le mécanisme étendu de Zeldovich pour évaluer les  émissions de NOx. Les résultats ont été validés par  comparaison avec des données expérimentales provenant d’autres travaux. La richesse et le  taux de compression ont été maintenus constants, mais les effets de la vitesse du moteur  et de la température initiale du mélange ont été étudiés. Les résultats montrent que la  valeur maximale de la pression dans le cylindre et la température dépendent du nombre  Wobbe du carburant. En outre, la puissance indiquée du moteur est linéairement liée au  nombre Wobbe du carburant. Le travail indiqué brut, la pression moyenne indiquée brute et  les NOx ont aussi été utilisés pour comparer les performances  du moteur utilisant des carburants de compositions différentes

A Comprehensive Numerical Study on Effects of Natural Gas Composition on the Operation of an HCCI Engine