تأثیر سوخت‌های گازی و دمای مایع خنک‌کننده بر مشخصه‌های عملکردی و احتراقی یک موتور تک سیلندر دیزل دور پایین

ماشین های کشاورزی

مقاله 7، دوره 12، شماره 3 - شماره پیاپی 25، مهر 1401، صفحه 351-366   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jam.2021.68089.1007

نویسندگان

بهرام صباحی^{* 1}؛ هوشنگ بهرامی²؛ محمد جواد شیخ داودی²؛ سید محمد صفی الدین اردبیلی²؛ احسان هوشیار³

¹دانشجوی دکتری مکانیزاسیون کشاورزی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

²گروه مهندسی بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

³گروه مهندسی بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه جهرم، جهرم، ایران

چکیده

در این پژوهش تأثیر استفاده از سوخت‌های گاز طبیعی فشرده و گاز نفتی مایع بر مشخصه‌های عملکردی و احتراقی یک موتور دیزل تک سیلندر، چهار زمانه، آب خنک با مکش طبیعی و به‌صورت مختلط‌ سوز مطالعه شد. هدف اصلی در این پژوهش تعیین شاخص‌های عملکردی و مشخصه‌های احتراقی موتور در محدوده عملکرد گاورنر و در سرعت‌ها و دماهای مختلف مایع خنک‌کننده‌ی موتور بوده است. آزمایش‌ها در شرایط پایدار برای حالت‌های کارکرد موتور با سوخت گازوییل خالص و مختلط‌ سوز گازوییل-گاز و در سرعت‌ها و دماهای مختلف مایع خنک‌کننده‌ی موتور به‌صورت آزمایش‌های فاکتوریل در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی در سه تکرار انجام و مشخصه‌های عملکردی موتور اندازه‌گیری شد. نتایج آزمایش موتور نشان داد که گشتاور، توان ترمزی و فشار مؤثر متوسط ترمزی در حالت مختلط‌سوز گازوییل-CNG نسبت به حالت سوخت گازوییل خالص در تمامی سرعت‌ها و در حالت مختلط‌‌ سوز گازوییل-LPG در سرعت‌های پایین موتور افزایش معنی‌داری یافتند. مصرف سوخت و انرژی ویژه‌ی ترمزی نیز با افزایش دمای مایع خنک‌کننده در سرعت‌های پایین موتور و همچنین کارکرد موتور به‌صورت مختلط‌سوز کاهش معنی‌داری را نشان دادند. همچنین با افزایش دمای مایع خنک‌کننده و کارکرد موتور با حالت مختلط‌ سوز بازده حرارتی ترمزی و بازده حجمی به‌ترتیب افزایش و کاهش معنی‌داری را نشان دادند. به‌طورکلی، نتیجه‌گیری شد که استفاده از موتور به‌صورت مختلط‌ سوز گازوییل-CNG و دمای مایع خنک‌کننده 60 درجه سلسیوس در تمامی سرعت‌ها بهترین نتیجه را روی مشخصه‌های عملکردی و احتراقی موتور دارد.

کلیدواژه‌ها

توان ترمزی؛ دمای مایع خنک‌کننده؛ سوخت‌های گازی؛ عملکرد موتور؛ موتور مختلط‌سوز

مراجع

1. Abdelghaffar, W. A., M. M. Osman, M. N. Saeed, and A. I. Abdelfatteh. 2002. Effects of coolant temperature on the performance and emissions of a diesel engine. Internal Combustion Engine Division Spring Technical Conference. 16885: 187-197. DOI: 1115/ICES2002-464
2. Anonymus. 2010. The Greenhouse Gases, Regulated Emissions, and Energy Use In Transportation Model. GREET Argonne, IL.
3. Ayhan, V., A. Parlak, I. Cesur, B. Boru, and A. Kolip. 2011. Performance and exhaust emission characteristics of a diesel engine running with LPG. International Journal of Physical Sciences 6: 1905-1914. DOI: 5897/IJPS11.288
4. Barata, J. M. 1995. Performance and emissions of a dual fueled DI diesel engine. SAE Technical Paper. Report no. 0148-7191. DOI: 4271/952364
5. Bari, S., and S. Hossain. 2019. Performance of a diesel engine run on diesel and natural gas in dual-fuel mode of operation. Energy Procedia 160: 215-222. DOI: 1016/j.egypro.2019.02.139
6. Chaichan, M. T. 2014. Combustion of dual fuel type natural gas/liquid diesel fuel in compression ignition engine. Journal of Mechanical and Civil Engineering (IOSR JMCE) 11: 48-58.
7. Chandra, R., V. Vijay, P. Subbarao, and T. Khura. Performance evaluation of a constant speed IC engine on CNG, methane enriched biogas and biogas. Applied Energy 88: 3969-3977. DOI: 10.1016/j.apenergy.2011.04.032
8. Hariprasad, T. 2013. Effect of injection pressure on performance of dual fuel diesel engine. SAE Technical Paper. Report 0148-7191. DOI: 10.4271/2013-01-2887
9. Hossain, A., D. Smith, and P. Davies. 2017. Effects of engine cooling water temperature on performance and emission characteristics of a CI engine operated with biofuel blend. Journal of Sustainable Development of Energy, Water and Environment Systems 5: 46-57. DOI: 13044/j.sdewes.d5.0132
10. Jian, D., G. Xiaohong, L. Gesheng, and Z. Xintang. 2001. Study on diesel-LPG dual fuel engines. SAE Technical Paper. Report no. 0148-7191. DOI: 4271/2001-01-3679
11. Karagöz, Y., T. Sandalcı, U. O. Koylu, A. S. Dalkılıç, and S. Wongwises. 2016. Effect of the use of natural gas–diesel fuel mixture on performance, emissions, and combustion characteristics of a compression ignition engine. Advances in Mechanical Engineering 8 (4): 1-13. DOI: 1177/1687814016643228
12. Lounici, M. S., K. Loubar, L. Tarabet, M. Balistrou, D. C. Niculescu, and M. Tazerout. 2014. Towards improvement of natural gas-diesel dual fuel mode: An experimental investigation on performance and exhaust emissions. Energy 64: 200-211. DOI: 1016/j.energy.2013.10.091
13. Mahla, S. K., V. Singla, S. S. Sandhu, and A. Dhir. 2018. Studies on biogas-fuelled compression ignition engine under dual fuel mode. Environmental Science and Pollution Research 25: 9722-9729. DOI: 1007/s11356-018-1247-4
14. Maji, S., A. Pal, and B. Arora. 2008. Use of CNG and diesel in CI engines in dual fuel mode. SAE Technical Paper. Report no. 0148-7191. DOI: 4271/2008-28-0072
15. Martyr, A. , and M. A. Plint. 2011. Engine testing: theory and practice. Elsevier.
16. Mehmet, Selim Tangoz, S. O. Akansu, and N. Kahraman. 2019. Alternative Fuels for Internal Combustion Engines. PP 27-55 in A. P. Carlucci eds. The Future of Internal Combustion Engines., London.
17. Najafi, B. 2011. Experimental investigation of the effect of using biodiesel and biogas on dual fuel diesel engine. Fuel and combustion 4: 73-85. (In Persian).
18. Najafi, B., V. Pirouzpanah, G. Najafi, T. Yusaf, and B. Ghobadian. 2007. Experimental investigation of performance and emission parameters of a small diesel engine using CNG and biodiesel. SAE Technical Paper. Report no.  2007-32-0075.
19. Nugroho, A., N. Sinaga, and I. Haryanto. 2018. Performance of a compression ignition engine four strokes four cylinders on dual fuel (diesel–LPG). AIP Conference Proceedings: 2014, 020166-1–020166-7. DOI: 1063/1.5054570
20. Papagiannakis, R. G. 2018. Comparative Assessment for Improvement of Performance and Exhaust Emissions in Existing Dual-Fuel Diesel Engines. Journal of Energy Engineering 144 (5): 04018054 DOI: 1061/(ASCE)EY.1943-7897.0000572
21. Santosh, B., and S. Kumarappa. 2015. Engine Performance and Emission Characteristics of a Single Cylinder Four Stroke CI Engine on Dual Fuel Mode by Using Compressed Biogas as a Fuel. International Journal for Research in Applied Science and Engineering Technology 3 (9): 376-382.
22. Thomas, S., A. Saroop, R. Rajak, and S. Muthiah. 2011. Investigation on the effect of coolant temperature on the performance and emissions of naturally aspirated gasoline engine. SAE Technical Paper. Report no. 0148-7191. DOI: 4271/2011-26-0089
23. Wei, L., and P. Geng. 2016. A review on natural gas/diesel dual fuel combustion, emissions and performance. Fuel Processing Technology 142: 264-278. DOI: 1016/j.fuproc.2015.09.018
24. Wei, L., C. Yao, Q. Wang, W. Pan, and G. Han. 2015. Combustion and emission characteristics of a turbocharged diesel engine using high premixed ratio of methanol and diesel fuel. Fuel 140: 156-163. DOI: 1016/j.fuel.2014.09.070
25. Yusaf, T. F., D. Buttsworth, K. H. Saleh, and B. Yousif. 2010. CNG-diesel engine performance and exhaust emission analysis with the aid of artificial neural network. Applied Energy 87 (5): 1661-1669 DOI: 1016/j.apenergy.2009.10.009