مدل سازی عددی عملکرد و آلایندگی موتور با رویکرد پاشش مستقیم سوخت بنزین/ گاز طبیعی

خواص منحصر به فرد گاز طبیعی، مانند دسترسی بهتر و هزینه پایین تر در مقایسه با سایر سوخت های فسیلی، آن را برای استفاده در موتور احتراق داخلی مناسب می کند. گاز طبیعی عمدتا از متان تشکیل شده است و به دلیل عدد اکتان بالا متان مقاومت در برابر کوبش بالاتری نسبت به بنزین دارد و در نتیجه برای استفاده در حالت تمام بار و نسبت تراکم بالا مناسب تر است. در مطالعه حاضر به بررسی دقیق عملکرد پاشش مستقیم گاز طبیعی همراه با پاشش درگاهی بنزین در موتور اشتعال جرقه ای پرداخته شده است. در تمام موارد شبیه سازی شده، نسبت هم ارزی (∅=۱) و همچنین کل انرژی ورودی برای تمام ترکیبات سوخت ثابت نگه داشته می شود. پاشش مستقیم گاز طبیعی از کاهش راندمان حجمی در مقایسه با پاشش درگاهی گاز طبیعی جلوگیری می کند و همین امر موجب افزایش چگالی توان خروجی می شود. عملکرد موتور برای درصدهای مختلف گاز طبیعی در شرایط تمام بار مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که مونوکسیدکربن و دی اکسیدکربن برای حالت %۱۰۰ گاز طبیعی به ترتیب ۲۸% و ۲۴.۱% نسبت به پاشش درگاهی بنزین خالص کاهش یافته است. با افزایش درصد گاز طبیعی در ترکیب سوخت مدت زمان احتراق به دلیل دمای خوداشتعالی بالاتر و سرعت شعله پایین تر گاز طبیعی، افزایش یافته است. از طرفی مدت زمان شروع احتراق به دلیل سرعت پاسخ بالاتر گاز طبیعی به جرقه و وجود مخلوط غنی سوخت NG اطراف شمع برای حالات ۲۵%، ۵۰%، ۷۵% و ۱۰۰% CNG نسبت به حالت بنزین خالص به میزان ۲۶%، ۴۰%، ۶۰% و ۵۱% کاهش یافته است.