شبيه‌سازي ترموديناميكي عملكرد موتور احتراق داخلي جرقه‌اي با سوخت مخلوط بنزين و گاز طبيعي فشرده به همراه اعتبار بخشي تجربي

Thermodynamic Simulation of Spark Ignition Internal Combustion Engine Operation with Blends of Gasoline and CNG with Experimental Verification

با توجه به آلايندگي‌هاي زيست محيطي ناشي از موتورهاي احتراق داخلي و كاهش منابع سوختهاي فسيلي، گاز طبيعي فشرده به‌عنوان جايگزيني براي سوخت بنزين مصرفي خودروها بسيار مورد توجه قرار دارد. گاز طبيعي فشرده در جايگاه سوخت كمكي نسبت به بنزين داراي مزايايي شامل عدد اكتان بزرگتر و كاهش توليد آلاينده‌هاي دي اكسيد كربن، مونو اكسيد كربن و هيدروكربن نسوخته مي‌باشد. در اين مقاله، از الگوي شبيه‌سازي ترموديناميكي شبه ابعادي براي شبيه‌سازي و پيش‌بيني عملكرد موتور احتراق داخلي جرقه‌اي چهار استوانه استفاده شده است. الگو، متغيرهاي عملكرد موتور شامل توان و مصرف ويژه سوخت داخلي (انديكاتوري) را به همراه آلاينده‌هاي زيست محيطي شامل دي اكسيد كربن، مونواكسيد كربن، هيدروكربنهاي نسوخته و مونواكسيد نيتروژن پيش‌بيني مي‌نمايد. نتايج بدست آمده از شبيه‌سازي با نتايج تجربي مقايسه گرديده است. اين مقايسه‌ها بر روي يك موتور احتراق داخلي جرقه‌اي بنزيني كه گاز سوز شده، در سه حالت عملكردي مختلف بنزين سوز، گاز سوز و دوگانه سوز انجام گرفته است. نتايج پيش‌بيني شده شامل منحني تغييرات فشار استوانه به همراه متغيرهاي عملكردي موتور تطابق خوبي را با مقادير تجربي نشان مي‌دهند.

Regarding environmental pollution of internal combustion engines and depletion of fossil fuels resources, compressed natural gas has been considered as an alternative to gasoline in vehicle applications. As supplementary fuel for spark-ignition engines, CNG has some advantages over gasoline, such as higher octane number and reduction of CO2, CO and UHC emissions. In this paper, a quasi-dimensional thermodynamic predictive model used to simulate the working cycle of a 4-stroke spark ignition engine fueled with gasoline, CNG, and their mixture for variable mass CNG fraction. The model predicts the performance parameters such as power, ISFC and environmental emissions including CO2, CO, UHC and NO. The results obtained from the present study have been compared with the experimental data. The experiments have been done on a bi-fuel CNG-gasoline engine for gasoline, CNG and the dual fuel operations. The results for pressure traces and performance parameters of the engine showed a good agreement with corresponding experimental data.