SIMULATION MODEL FOR SPARK IGNITION

ENGINE FUELED WITH NATURAL GAS



Ahmed Souf Mohammed Elhsnawi* and Mohamed S. Oun

Faculty of Engineering, Mechanical and Industrial Engineering Department,
University of Tripoli
*Faculty of Engineering, Mechanical Engineering Department, Alzaytouna University

E-mail: ahmedsoof@gmail.com

الملخص



أدى استخدام الغاز الطبيعي كوقود لمحركات الاحتراق الداخلي رباعية الاشواط التي تعمل بالشرارة إلى تقليل انبعاثات الملوثات مثل أكاسيد النيتروجين والهيدروكربون الغير محترق واكاسيد الكربون والمواد العضوية الغير محترقة إذا ما قورنت بالوقود الهيدروكربوني التقليدي، كما أن ارتفاع رقم الاوكتان العالي للغاز الطبيعي يسمح بزيادة نسبة الانضغاط في محركات الإشعال بالشرارة التي تعمل بالغاز الطبيعي وبالتالي تحسن كفاءتها.
تعد هذه الورقة امتداد للنموذج الذي قدمه Ferguson [1] والذي ناقش تأثير نسب الانضغاط على أداء وكفاءة المحرك وايضا تأثير نسب الهواء الى الوقود وتأثير سرعة المحرك على الانبعاتاث وعلى كفاءة محرك الاحتراق الداخلي رباعي الاشواط يعمل بالشرارة باستخدام وقود الغاز الطبيعي. ولتأكيد صحة نتائج الدراسة قدر الامكان وبعيدة عن الفرضيات التي قد تكون بعيدة على الواقع تم أخد نتائج معملية لمحرك رباعي الاشواط يعمل بالشرارة وإجراء محاكاة له بواسطة برنامج فورتران وكانت النتائج جيدة جدا ومتقاربة حيث تم اخذ نسب انضغاط 8:1، 10:1 و12:1 وسرعة محرك 1200 و1800 دورة في الدقيقة وقد تمت الدراسة بتغيير نسب الوقود الى الهواء بنسب مختلفة.
تشير نتائج الدراسة الى انه كلما زادت نسب الانضغاط زادت الكفاءة وإن نسبة الانضغاط 12:1 أفضل نسبة انضغاط لمحرك رباعي الاشواط يعمل بالغاز الطبيعي


ABSTRACT



Using natural gas as a fuel for internal combustion engine (spark ignition) results in reduction of pollutant emission such as NOx, HC, CO and SOOT if compared with conventional hydrocarbon fuel in addition the high-octane number of natural gas allows an increase of compression ratio in spark ignition engine and consequently improves their efficiency.
In this paper an extension of the model presented by Ferguson [1], is applied using FORTRAN language. A comprehensive performance data is presented for equivalence ratios, compression ratios, and engine speed. The contributions were to develop and validate a computer code simulation for 4-stroke cycle SI engine by using different fuel and compare the results with previous experimental studies. The results of the computer code are in very good agreement with the experimental studies under various conditions.
Experiments showed that a compression ratio of 12:1 is a reasonable value for a compressed-natural-gas direct-injection engine to obtain a better thermal efficiency without a large penalty of emissions.