مقايسه تجربي موتور اشتعال جرقه‌اي با سوخت‌هاي بنزين و گاز طبيعي

An Experimental Comparison of Spark Ignition Engine with Gasoline and Natural Gas Fuels

در اين پژوهش تغييرات نسبت هم‌ارزي به طور تجربي بر روي يك موتور اشتعال جرقه‌اي با سوخت‌هاي بنزين و گاز طبيعي كه زمان جرقه در موقعيت بيشينه گشتاور ترمزي و دريچه گاز در حالت كاملا باز تنظيم شده مورد آزمايش قرار گرفت. در اين مطالعه، از سوخت گاز طبيعي كه ارزش گرمايي آن 6/13 درصد پايين‌تر از ارزش گرمايي بنزين است استفاده شد. نتايج آزمايشگاهي نشان داد كه تغييرات بيشينه گشتاور ترمزي موتور بر حسب نسبت هم‌ارزي در وضعيت مصرف بنزين از وضعيت مصرف گاز طبيعي بالاتر است. اختلاف بازده گرمايي ترمزي موتور بين دو وضعيت مصرف گاز و بنزين، در مخلوط رقيق بيشتر از مخلوط غني است. مصرف سوخت ويژه ترمزي بر خلاف بيشينه گشتاور ترمزي و بازده گرمايي ترمزي، وابستگي بيشتري به ارزش گرمايي سوخت‌هاي بنزين و گاز طبيعي دارد. اختلاف بين دماي آب خروجي و ورودي موتور، دماي گاز خروجي، دماي نشيمنگاه سوپاپ خروجي و دماي روغن روانكار با افزايش نسبت هم‌ارزي ابتدا افزايش و سپس كاهش را نشان مي‌دهند. اگرچه دماي گازهاي خروجي موتور در وضعيت مصرف بنزين بالاتر از وضعيت مصرف گاز طبيعي است، اما دماي نشيمنگاه سوپاپ خروجي در وضعيت مصرف بنزين پايين‌تر از وضعيت مصرف گاز طبيعي است.

In this study, a number of tests were conducted on gasoline and natural gas engines with the spark timing adjusted to the maximum brake torque timing in various equivalence ratios. We used natural gas with a heating value 13.6% lower than gasoline. Based on the experimental results, the variation of maximum brake torque versus equivalence ratio for gasoline operation was found to be higher than that of natural gas operation. The difference in brake thermal efficiency between the natural gas and the gasoline operation in low equivalence ratio was observed to be higher than that in the high equivalence ratio. Also it was realized that, unlike the maximum brake torque and the brake thermal efficiency, the brake specific fuel consumption is strongly dependent on the lower heating values of gasoline and natural gas fuels. With a rise in the equivalence ratio, the variations in the water outlet and inlet temperature, the exhaust gas temperature and the exhaust valve seat temperature initially increase and then decrease. Although the exhaust gas temperature of gasoline operation is higher than that of natural gas, the exhaust valve seat temperature is higher for natural gas operation than for gasoline operation.