Hydrogen and Ethanol as Potential Alternative Fuels Compared to Gasoline under Improved Exhaust Gas Recirculation

در اين مطالعه از يك كد ديناميك سيالات محاسباتي براي تحليل اثر بازخوراني گازهاي خروجي (EGR) و همچنين تغيير فشار اوليه ورودي به سيلندر توسط يك سوپرشارژر بر روي عملكرد و آلايندگي يك موتور اشتعال جرقه اي استفاده شده است. اين موتور به طور جداگانه با بنزين و دو سوخت جايگزين بالقوه يعني هيدروژن و اتانول سوختگيري شده است. به منظور اعتبار سنجي مدل نتايج بدست آمده براي فشار داخل سيلندر و آلايندگي ها با داده هاي تجربي مقايسه شده كه تطبيق مناسبي را نشان مي دهد. محاسبات براي دامنه EGR از 0% تا 20% انجام شده است و چهار حالت براي فشار اوليه در نظر گرفته شده است: Pin= 1, 1.2, 1.4, 1.6 bar. اثر EGR بر آلاينده NOx هيدروژن بيش از بقيه سوخت ها بوده در حالي كه اثر آن بر IMEP هيدروژن كمتر از بقيه است. از ديدگاه آلايندگي و قدرت، 10% EGR مطلوب-ترين مقدار مي باشد. بيشترين اثر قابل توجه سوپرشارژ كردن بر روي بنزين مي باشد برخلاف هيدروژن كه كمترين اثر را برداشته است. مقايسه نتايج نشان مي دهد كه هيدروژن به عنوان يك حامل انرژي پاك با ارزش حرارتي بالا و احتراق بدون توليد محصولاتي از منشا كربن مانند CO2 ، CO و HC توانايي جايگزين شدن با سوخت هاي متداول را دارد.

In the present study, a computational fluid dynamics (CFD) method has been utilized to investigate the effects of exhaust gas recirculation (EGR) and initial charge pressure using a supercharger on the emissions and performance of a SI engine. This engine is fueled separately by gasoline and two potential alternative fuels, hydrogen and ethanol. The results of simulation are compared to the experimental data. There is a good agreement among the results. The calculations are carried out for EGR ratios between 0% and 20% and four cases of initial pressure have been mentioned: Pin= 1, 1.2, 1.4, 1.6 bar. The effect of EGR on NOx emission of hydrogen is more than others while its effect on IMEP of hydrogen is less than others. From the viewpoints of emission and power, 10% of EGR seems to be the most desirable amount. The most noticeable effect of supercharging is on gasoline unlike hydrogen that seems to be affected the least. The comparison of results shows that hydrogen due to its high heating value and burning without producing any carbon-based compounds such as HC, CO and CO2 is an ideal alternative fuel compared to other fuels.