التحليل العددي والتجريبي لخليط الإيثانول المائي ( HE10) في محرك بنزين بحقن الوقود في المنفذ

الملخص

يهدف هذا العمل إلى دراسة تأثير خلطات الإيثانول المائي بنسبة 10% مع البنزين (HE10) على سلوك الاحتراق والانبعاثات في محرك اشتعال بالشرارة مزوّد بحقن وقود عند صمام الدخول (PFI). تم إجراء محاكاة عددية باستخدام برنامج ديناميكا الموائع الحسابية (CFD) لتقييم دور محتوى الماء في الخلطات (E0، HE10W3، HE10W5) على ضغط الأسطوانة، معدل انطلاق الحرارة، وتكوين أكاسيد النيتروجين (NOx) عند سرعة 1200 دورة/دقيقة وحمل 50 نيوتن·متر. كما أُجريت اختبارات عملية على محرك بنزين رباعي الأسطوانات من نوع PFI عند سرعة 1800 دورة/دقيقة وأحمال مختلفة لتقييم تأثير HE10 على الجسيمات الصلبة (PM) والانبعاثات الغازية. أظهرت النتائج أن خلطات الإيثانول المائي تخفض ضغط الأسطوانة الأقصى ومعدل انطلاق الحرارة مقارنة بالبنزين، ويُعزى ذلك أساساً إلى ارتفاع الحرارة الكامنة للتبخر وانخفاض القيمة الحرارية. ومع ذلك، قدّم وقود HE10 مزايا واضحة من حيث الانبعاثات؛ إذ انخفض عدد الجسيمات وكتلتها بشكل ملحوظ، حيث سُجّل انخفاض بنسبة 64.9% في كتلة الجسيمات عند حمل 30 نيوتن·متر مقارنة بالبنزين، كما أظهرت توزيعات حجم الجسيمات انخفاضاً في الجسيمات الناتجة عن طور النواة وطور التراكم. إضافةً إلى ذلك، أدى HE10 إلى خفض انبعاثات NOx وHC وCO وCO₂. ولوحظت زيادة طفيفة في الاستهلاك النوعي للوقود بالفرملة، وهو ما يُعزى إلى انخفاض الكثافة الطاقية للإيثانول المائي.