Combustion Performance and Emissions in Multipoint Port Fuel Injection Engines with Liquefied Petroleum Gas Fuel Injection

عمار كسار صالح

doi:10.52716/jprs.v16i1.1038

المؤلفون

عمار كسار صالح وزارة النفط، الشركة العامة لتعبئة وخدمات الغاز، فرع القادسية

DOI:

https://doi.org/10.52716/jprs.v16i1.1038

الكلمات المفتاحية:

الكلمات المفتاحية: نظام توصيل الوقود، عملية الاحتراق، نواتج الانبعاثات الثانوية، ضبط التحكم في الخمول، كفاءة خرج الطاقة

الملخص

تعد أنواع الوقود الأحفوري المستخدمة في محركات الاحتراق الداخلي من أسوأ الملوثات التي تُلحق الضرر بالبيئة، كما أنها تشكل أعلى تكلفة اقتصادية. لذا، يُفضّل استخدام أنواع وقود أخرى ذات تأثير بيئي أقل وتكلفة أقل. ولهذا، تمكن الباحثون من استخدام أنواع أخرى من الوقود منخفض الانبعاثات، مثل غاز البترول المسال بنسب خلط 50 و75 و100. تركز هذه الدراسة على أداء غاز البترول المسال مقارنةً بالبنزين، وعلى الانبعاثات الناتجة عن محرك رباعي الأشواط يعمل بالشرارة عند نسبة ضغط ثابتة 10:1 وسرعة متغيرة تتراوح بين 1000 و2000 دورة في الدقيقة. في هذه الحالة، تتغير الكفاءة الحجمية المشار إليها سلبًا مع زيادة سرعة المحرك، وعند استخدام غاز البترول المسال كوقود. ويُظهر تحسن الكفاءة الحجمية، والكفاءة الحرارية للمحرك، وانبعاثات الغازات مثل الهيدروكربونات، وأكاسيد النيتروجين، وثاني أكسيد الكربون، وأول أكسيد الكربون، ومعدلات استهلاك الوقود، ارتفاعًا في القيم وتحسينًا في معدلات الاستهلاك. تظهر النتائج تحسناً في استهلاك الوقود، وكفاءة الاحتراق الحرارية، وجوانب أخرى متعلقة باحتراق غاز البترول المسال مقارنةً بالبنزين النقي. كما تنخفض انبعاثات الهيدروكربونات، وأكاسيد النيتروجين، وثاني أكسيد الكربون، وأول أكسيد الكربون عند استخدام غاز البترول المسال كوقود.

المراجع

B. Sulistyo, H. Sofyan, T. Sukardi, and A. Widyianto, “Performance and Emission Characteristics Using Dual Injection System of Gasoline and Ethanol”, Automotive Experiences, vol. 6, no. 2, 2023. https://doi.org/10.31603/ae.8070.

T. Fosudo, T. Kar, B. Windom, J. Schlagel, and D. Olsen, “Performance, Combustion and Emissions Evaluation of Liquid Phase Port-Injected LPG on a Single Cylinder Heavy-Duty Spark Ignited Engine”, WCX SAE World Congress Experience, SAE Technical Paper, 2023. https://doi.org/10.4271/2023-01-0245.

S. Woo, J. Lee, and K. Lee, “Investigation of injection characteristics for optimization of liquefied petroleum gas applied to a direct-injection engine”, Energy Reports, vol. 9, pp. 2130-2139, 2023. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2023.01.022.

S. Murillo, J. L. Miguez, J. Porteiro, L. M. L. González, E. Granada, and J. C. Morán, “LPG: pollutant emission and performance enhancement for spark-ignition four strokes outboard engines”, Applied Thermal Engineering, vol. 25, no. 13, pp. 1882–1893, 2005. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2004.12.002.

M. Sulaiman, M. R. Ayob, and I. Meran, “Performance of single cylinder spark ignition engine fueled by LPG”, Procedia Engineering, vol. 53, pp. 579–585, 2013. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2013.02.074.

M. T. Chaichan, J. A. Kadhum, and K. S. Riza, “Spark ignition engine performance when fueled with NG, LPG and gasoline”, Saudi Journal of Engineering and Technology, vol. 1, no. 3, pp. 105-116, 2016. https://doi.org/10.21276/sjeat.2016.1.3.7.

N. M. B. Talupula, P. S. Rao, B. S. P. Kumar, and C. Praveen, “Alternative fuels for internal combustion engines: overview of current research”, SSRG International Journal of Mechanical Engineering (SSRG-IJME), vol. 4, no. 4, pp. 17–26, 2017. https://doi.org/10.14445/23488360/IJME-V4I4P105.

M. Masi, “Experimental analysis on a spark ignition petrol engine fuelled with LPG (liquefied petroleum gas)”, Energy, vol. 41, no. 1, pp. 252–260, 2012. https://doi.org/10.1016/j.energy.2011.05.029.

T. Zhang, Student thesis, bachelor's degree, Faculty of Engineering and Sustainable Development, 2015.

E. Elnajjar, M. O. Hamdan, and and M. Y. E. Selim, “Experimental investigation of dual engine performance using variable LPG composition fuel”, Renewable Energy, vol. 56, pp. 110–116, 2013. https://doi.org/10.1016/j.renene.2012.09.048.

B. Erkuş, A. Sürmen, M. I. Karamangil, “A comparative study of carburation and injection fuel supply methods in an LPG-fuelled SI engine”, Fuel, vol. 107, pp. 511–517, 2013. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2012.12.061.

J. Kim, K. Kim, and S. Oh, “An assessment of the ultra-lean combustion direct-injection LPG (liquefied petroleum gas) engine for passenger-car applications under the FTP-75 mode”, Fuel Processing Technology, vol. 154, pp. 219–226, 2016. https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2016.08.036

T. Adegboye, I. Oluwaleye, O. Akinola, and R. Ajayi, “Analysis of the exhaust emissions from single cylinder non-mobile spark ignition generator fuelled with petrol and LPG alternatively”, International Journal of Innovative Science and Research Technology, vol. 6, no. 2, pp. 446–449, 2021.

E. Arabacı, “Simulation and performance analysis of a spark ignition engine using gasoline and LPG as fuel”, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, vol. 36, no. 1, pp. 447–457, 2021. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.561583.

S. Simsek, S. Uslu, H. Simsek, and G. Uslu, “Improving the combustion process by determining the optimum percentage of liquefied petroleum gas (LPG) via response surface methodology (RSM) in a spark ignition (SI) engine running on gasoline-LPG blends”, Fuel Processing Technology, vol. 221, p. 106947, 2021. https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2021.106947.

M. K. Mohammed, H. H. Balla, Z. M. H. Al-Dulaimi, and S. Al-Zuhairy Mudhaffar, “The Effect of Using LPG in a SI engine instead of using Gasoline fuel”, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, vol. 928, no. 2, IOP Publishing, 2020. https://doi.org/10.1088/1757-899X/928/2/022089.

W. W. Pulkrabek, “Engineering Fundamentals of the Internal Combustion Engine, 2nd Ed”, ASME. J. Eng. Gas Turbines Power, vol. 126, no. 1, p. 198, 2004. https://doi.org/10.1115/1.1669459.

J. I. Ghojel, “Review of the development and applications of the Wiebe function: a tribute to the contribution of Ivan Wiebe to engine research”, International Journal of Engine Research, vol. 11, no. 4, pp. 297–312, 2010. https://doi.org/10.1243/14680874JER06510.

K. Yeom, J. Jang, and C. Bae, “Homogeneous charge compression ignition of LPG and gasoline using variable valve timing in an engine”, Fuel, vol. 86, no. 4, pp. 494–503, 2007. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2006.07.027

R. Stone, “Introduction to Internal Combustion Engines Solutions Manual”, vol. 3. London: Macmillan, Springer, 1999. https://doi.org/10.1007/978-1-349-15079-3.

J. Heywood, “Internal Combustion Engine Fundamentals”, McGraw-Hill Education, 2018.