ارزيابي استفاده همزمان بنزين و گاز طبيعي در موتورهاي اشتعال جرقه‌اي

Evaluation of simultaneous use of gasoline and natural gas in spark ignition engines

در مواجهه با مقررات سختگيرانه انتشار گازهاي گلخانه‌اي و آلودگي هوا، كنترل انتشار گازهاي گلخانه‌اي در موتور‌هاي اشتعال جرقه‌اي با چالش بزرگي مواجه است و مشكلي فوري است كه بايد حل شود. از جمله راه حل‌هايي كه براي بهبود عملكرد موتورهاي اشتعال جرقه‌اي ارائه مي‌شود، استفاده از تركيب دو سوخت است. هدف از اين مطالعه بررسي تاثير استفاده همزمان از بنزين و گاز طبيعي فشرده در موتور اشتعال جرقه‌اي است كه بنزين به صورت چند نقطه‌اي درگاهي و گاز به صورت مستقيم پاشيده مي‌شوند. اين تحليل به صورت عددي و با استفاده از نرم‌افزار AVL Boost انجام شده است. تحليل با مطالعه حالت پاشش بنزين درگاهي آغاز شده و سپس با پاشش گاز طبيعي در سيلندر و افزايش آن، اثرش در احتراق و آلايندگي موتور بررسي شده است. در تمامي حالات آزمايش انرژي كل سوخت ثابت نگه داشته شده است و تنها درصد انرژي ناشي از هر كدام از دو سوخت مورد استفاده تغيير مي‌كند. تحليل‌ها در سه حالت هواي استوكيومتري و 20 و 40 درصد هواي اضافه انجام شده‌اند تا هر دو حالت مخلوط استوكيومتري و رقيق بررسي شوند. نتايج بدست آمده نشان مي‌دهد اين روش موجب بهبود در گشتاور، مصرف سوخت مخصوص ترمزي و كاهش آلاينده‌هاي كربن مونواكسيد و هيدروكربن‌ها مي‌شود.

In the face of increasingly stringent emission regulations and serious air pollution, the control of emissions in gasoline SI engine is facing a huge challenge, which is an urgent problem to be solved. One of the solutions offered to improve the performance of spark ignition engines is the use of combination of two fuels. The aim of this study was to investigate the effect of simultaneous use of gasoline and compressed natural gas in a spark ignition engine in which gasoline injecting mode is MPFI and natural gas injects directly into the cylinder. This analysis was performed numerically using AVL Boost software. The analysis began with the study of the only MPFI gasoline injecting and then with the increase of natural gas injection in the cylinder, its effect on combustion and engine pollution was investigated. In all test cases, the total energy of the fuel is kept constant and only the percentage of energy from each of the two used fuels changes. The analyzes were performed in stoichiometric air and 20% and 40% of excess air modes to examine both stoichiometric and lean mixtures. The results show that the method improves torque, BSFC and reduces CO and HC pollutants.