پاسخ عملكردي موتور اشتعال جرقه‌اي به افزودن گاز طبيعي به بنزين در شرايط فقيرسوز با نسبت تراكم 10

Performance Response of a Spark Ignition Engine to Adding Natural Gas to Gasoline on Lean-Burn Condition in 10 Compression Ratio

معايب استفاده از دو سوخت بنزين و گاز طبيعي به‌صورت تك‌سوز در موتورهاي اشتعال جرقه‌اي، محققان را بر آن داشته است كه با استفاده از تركيب آن دو در موتور، بر مزيت‌هاي احتراق از جمله بهبود در عملكرد و كاهش در آلايندگي بيافزايند. از طرف ديگر استفاده از حالت فقيرسوز در موتور مي‌تواند موجب كاهش آلاينده‌هاي خروجي شود. در كار حاضر، تركيب‌هاي مختلف بنزين- گاز طبيعي با سوخت غالب بنزين شامل 100، 87/5، 75 و 62/5 درصد وزني بنزين و مابقي گاز طبيعي (نام‌گذاري‌شده به‌ترتيب 100G، 87/5G، 75G و 62/5G) در حالت فقيرسوز با نسبت هم‌ارزي 0/9 بررسي شد. در سرعت rpm1800 و نسبت تراكم 10 به‌ازاي هر تركيب در آوانس‌هاي مختلف، تغييرات فشار داخل سيلندر، 350 سيكل پشت سر هم از يك موتور پژوهشي تك‌سيلندر ذخيره شد. اين داده‌هاي خام ابتدا پردازش و از نتايج آنها، آوانس بهينه عاري از كوبش هر تركيب استخراج شد. سپس عملكرد چهار تركيب در آوانس بهينه مربوط مورد ارزيابي و مقايسه قرار گرفت. نتايج نشان داد كه با افزايش حضور گاز طبيعي در تركيب ميزان آلاينده CO تقليل و مقدار HC ابتدا افزايش و سپس سير كاهشي داشت. ميزان NOx با افزايش حضور گاز طبيعي روند افزايشي داشت و در مجموع عملكرد 75G در حالت فقير سوز نسبت به 100G و ساير تركيب‌ها بهتر بود.

Considering the disadvantages of gasoline and natural gas as mono-fuel in SI engines has made the researchers improve the performance and reduce the pollutant as the advantages of the application of dual-fuel engines. On the other hand, lean-burn in the engine may lead to reduced pollutants. In the present study various mixtures of gasoline and natural gas with the gasoline as the dominant fuel, including 100, 87.5, 75 and 62.5% in weight-base gasoline and the rest natural gas (respectively named as G100, G87.5, G75, G62.5) in lean-burn condition with 0.9 as the equivalence ratio are investigated. At 180orpm and 10 compression ratio, cylinder pressure variations of 350 successive cycles of each mixture were recorded using a single-cylinder research engine. First of all, the raw data were processed and the optimized knock-free advance for each individual mixture was determined. Later on, the performance of all four mixtures in the corresponding optimized advance was explored. The results revealed that by increasing the amount of natural gas in the mixture, the CO pollutant reduced however the amount of HC initially increased which was followed by a decreasing trend. The amount of NOx had a direct relation with the appearance of the natural gas. In the lean-burn condition, a better performance was observed for G75 in comparison with G100 and the other mixtures.