مطالعه و مقایسه تجربی سوخت دوگانه فقیر (بنزین - گاز طبیعی) بر اساس آوانس بهینه جرقه

Subject Areas : International Journal of Industrial Mathematics

سیدکاظم یکانی ¹ (گروه مهدسی مکانیک، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران.)
ابراهیم عبدی اقدم ² (گروه مهدسی مکانیک، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران.)
مهرداد سرابی ³ (گروه مهدسی مکانیک، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران.)

Received: 2020-01-28 Accepted : 2020-01-28 Published : 2022-07-01

Keywords: ترکیب‌سوز, موتور اشتعال جرقه ای, آوانس بهینه جرقه, فقیرسوز, گازطبیعی, بنزین, آلاینده,

Abstract :

وابستگی جدی زندگی روزمره‌ی به خودروهای موتوری، افزایش آلودگی محیط زیست بالاخص در مناطق شهری و تقلیل منابع نفتی جهان، چالش‌هایی را برای اتخاذ تصمیمات مناسب بمنظور بهبود بازده، کاهش آلاینده‌ها، اقتصاد سوخت و انتخاب سوخت‌های جایگزین بوجود آورده است. در کار حاضر ایده‌ی فقیرسوزی بهمراه بهره‌گیری از حالت سوخت ترکیبی بنزین - گاز طبیعی بعنوان بهبود در توسعه‌ی موتورهای اشتعال جرقه‌ای درنظر گرفته شده است. بطور تجربی عملکرد و آلایندگی یک موتور پژوهشی تک‌سیلندر با استفاده از چهار ترکیب مختلف بنزین-گاز طبیعی (با سوخت غالب بنزین) بر پایه­ی جرمی شامل 100%، 5/87%، 75% و 5/62%  بنزین و مابقی گاز طبیعی (نامگذاری شده بصورت G100، G87.5، G75 و G62.5 مورد بررسی قرار گرفته است. مطالعه در محدوده‌ی شرایط غیرکوبشی تحت شرایط فقیر با نسبت هم‌ارزی 9/0 و سرعت rpm 1800 در حداقل هفت آوانس جرقه دنبال شده است. از تحلیل تغییرات فشار درون­سیلندری ملاحظه شد که با افزایش درصد حضور گازطبیعی در ترکیب، مقادیر انحراف معیار و ضریب تغییرات، COV، کاهش یافتند. به طور ضمنی مشاهده شد که ، برای سوخت های ترکیبی، توزیع غیر یکنواخت هر سوخت می تواند به عنوان منبع جدیدی برای تغییرات سیکلی باشد. در شرایط فقیرسوزی در نظر گرفته شده در آوانس بهینه امن، گشتاور خروجی و imep برای مخلوط های سوخت حاوی گازطبیعی قابل مقایسه با بنزین خالص است. 

References:

 [1] A. H. Kakaee, A. Paykani, Research and development of natural-gas fueled engines in Iran, Renewable and Sustainable Energy Reviews 26 (2013) 805-821.
[2] B. Petroleom, BP Statistical Review of 

[3] H. M. Cho, H. Bang-Quan, Spark ignition natural gas engines a review, Energy Convers Manage 48 (2007) 608-618.
[4] M. I. Jahirul, H. H. Masjuki, R. Saidur, M. A. Kalam, M. H. Jayed, M. A. Wazed, Comparative engine performance and emission analysis of CNG and gasoline in a retrofitted car engine, Appl Therm Eng. 30 (2010) 2219-2226.
[5] M. A. Kalam, H. H. Masjuki, An experimental investigation of high performance natural gas engine with direct injection, Energy 36 (2011) 3563-3571.
[6] M. Sarabi, E. Abdi Aghdam, Experimental analysis of in-cylinder combustion characteristics and exhaust gas emissions of gasolinenatural gas dual-fuel combinations in a SI engine, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. http://dx.doi.org/10.1007/s10973-019-08727-2/
[7] R. Behrad, E. Abdi Aghdam, Experimental study of knocking phenomenon in different gasoline-natural gas combinations with gasoline as the predominant fuel in a SI engine, Journal of thermal analysis and calorimetry. http://dx.doi.org/10.1007/s10973-019-08579-w/.
[8] Z. Ran, D. Hariharan, B. Lawler, S. Mamalis, Experimental study of lean spark ignition combustion using gasoline, Ethanol, Natural gas, syngas, Fuel 235 (2019) 530-537.
[9] Asiah Ab. Rahim, N. Rosli Abdullah, Effect of alcohol-gasoline blends (ethanol) on performance and emission of si engine, ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences 11 (2016) 416-429.
[10] A. Piknas, P. Saugirdas, G. Juozas Grabys, Influence of composition of gasoline ethanol blends on parameters of internal combustion engines, Journal of KONES Internal Combustion Engines 10 (2003) 3-4 .
[11] [11] Y. Xiumin, G. Zezhou, H. Ling, D. Wei, S. Ping, SH. Weibo, D. Yaodong, H. Fengshuo, Effect of gasoline/n-butanol blends on gaseous and particle emissions from an SI direct injection engine, Fuel 229 (2018) 110.
[12] E. Pipitone, S. Beccari, Performances and emissions improvement of an SI engine fuelled by LPG/gasoline mixtures (No. 2010-01-0615), SAE Technical Paper.
[13] E. Pipitone, S. Beccari, Performances improvement of a S. I. CNG bi-fuel engine by means of double-fuel injection, SAE Technical Paper 24 (2009) 24-58.
[14] MM. Movahed, HB. Tabrizi, M. Mirsalim, Experimental investigation of the concomitant injection ofgasoline and CNG in a turbocharged spark ignition engine, Energy conversion and management http://dx.doi.org/10.1016/j. enconman.2014.01.017/
[15] D. Ramasamy, C. Y. Goh, K. B. Kadirgama, F. Benedict, M. M. Noor, G. Najafi, A. P. Carlucci, Engine performance, exhaust emission and combustion analysis of a 4-stroke spark ignited engine using dual fuel injection, Fuel 207 (2017) 719-728.
[16] S. Di lorio, P. Sementa, B. M. Vaglieco, F. Catapano, An experimental investigation on combustion and engine performance and emissions of a methane-gasoline dual-fuel optical engine (No. 2014-01-1329). SAE Technical Paper.
[17] CH. Gong, L. Zhaohui, CH. Yulin, L. Jiajun, L. Fenghua, H. Yongqiang, Influence of ignition timing on combustion and emissions of a spark-ignition methanol engine with added hydrogen under lean-burn conditions, Fuel http://dx.doi.org/10.1016/ j.fuel.2018.07.097/
[18] S. Di lorio, P. Sementa, B. M. Vaglieco, F. Catapano, An experimental investigation on combustion and engine performance and emissions of a methane-gasoline dual-fuel optical engine (No. 2014-01-1329), SAE Technical Paper.

[19] E. Abdi Aghdam, M. Bashi, Effectiveness of performance characters of a SI engine by varying injection start position of gasoline and natural gas fuels, Modares Mechanical Engineering 15 (2015) 134-142.
[20] M. Ghorbanzadeh, The effect of different fuels (gasoline natural gas) on cyclic variations of a spark ignition engine running on lean mixture, Modares Mechanical Engineering 13 (2013) 101-108.
[21] M. Sarabi, E. Abdi-Aghdam, S. K. Yekani, The Effect Of Burned Residual Gases On Gasoline-NG Dual-Fuel Engine Combustion Performance With Skip-Fire Technique, The Journal of Engine Research 23 (2021) 3-11.
[22] E. Abdi Aghdam, M. Sarabi, M. Khomeyrani, Experimental study of laminar burning velocity for dual fuel (Gasoline-NG)-Air mixture using pressure record in a spherical combustion bomb at higher primary pressure, Fuel and Combustion 11 (2018) 121-134.
[23] F. FAmrouche, P. Erickson, S. Varnhagen, J. W. Park, An experimental analysis of hydrogen enrichment on combustion characteristics of a gasoline Wankel engine at full load and lean burn regime, International Journal of Hydrogen Energy. http://dx.doi.org/10.1016/j.ijhydene.2018.08.110/
[24] X. Duan, L. Yangyang, L. Jingping, G. Genmiao, F. Jianqin, Experimental study the effects of various compression ratios and spark timing on performance and emission of a lean-burn heavy-duty spark ignition engine fueled with methane gas and hydrogen blends, Energy. http://dx.doi.org/10.1016/j.energy.2018.12.029/
[25] E. Abdi Aghdam, M. Ataee Tarzanagh, The Effect of Burned Residual Gases on Optimum Ignition Timing using Skip Fire Technique, JER. 50 (2018) 67-75
[26] MA. Ceviz, AK. Sen, AK. Kuleri, Engine performance, exhaust emissions, and cyclic variations in a lean-burn SI engine fueled by gasolinehydrogen blends, Appl. Therm. Eng. http://dx.doi.org/10.1016/j. applthermaleng.2011.10.039/