اتانول یک سوخت تجدیدپذیر و جایگزین است که می تواند به عنوان سوخت ترکیبی با دیگر سوختها بکار رود و راندمان احتراق و ترکیبات گازهای خروجی را بهبود ببخشد. در این مقاله، اشتعال در موتور خودرو با استفاده از مقادیر مختلف مخلوط بنزین-اتانول مورد مطالعه قرار گرفت و نتایج احتراق بنزین خالص و سوختهای ترکیبی از نظر تولید گازهای گلخانه ای نظیر کربن دی اکسید و آلاینده هایی نظیر کربن منوکسید، اکسیدهای نیتروژن و گوگرد مورد بررسی قرار گرفت. نتایج شبیه سازی نشان داد که مخلوط اتانول-بنزین بهبود قابل توجهی در کاهش انتشار گازهای آلاینده اگزوز حاوی کربن دی اکسید و اکسیدهای گوگرد دارد. در این میان بالاترین درصد کاهش انتشار گازهای آلاینده و گلخانه ای مربوط به 90 درصد حجمی بنزین و 10 درصد حجمی اتانول می باشد که این مقدار کاهش در دور موتورهای مختلف، متفاوت می باشد. با افزایش دور موتور، میزان کربن دی اکسید تولیدی با توجه به افزایش مصرف سوخت افزایش می یابد؛ با این وجود، میزان انتشار کربن مونوکسید با افزایش دور موتور در ابتدا افزایش یافته ولی از دور موتور rpm 3000 به بعد این مقادیر در اثر افزایش دمای موتور کاهش می یابد. بنابراین؛ مخلوط سوخت بنزین-اتانول می تواند به عنوان مقدمه ای برای جایگزینی سوخت فسیلی در موتورهای بنزینی مورد استفاده قرار گیرد.

کمبود سوخت های فسیلی، افزایش بهای انرژی و ملاحظات زیست محیط سبب شده تا بسیاری از کشورها به سوخت های زیستی و تجدیدپذیر روی بیاورند. در موتورهای احتراق داخلی استفاده از سوخت های فسیلی بسیار رایج است که مصرف بسیار زیادی نیز دارند. یکی از روش های کاهش مصرف سوخت های فسیلی استفاده از سوخت های زیستی نظیر الکل ها در موتورهای احتراق داخلی هست. مطالعه حاضر با هدف ارزیابی تراز انرژی یک موتور بنزینی چهار سیلندر آب خنک با استفاده از ترکیبات سوخت بنزین و الکل های اتانول، بوتانول، پروپانول و پنتانول در درصدهای حجمی مختلف در سه دور مختلف rpm 1000، 1500 و 2000 انجام شد. نتایج نشان داد توان ترمزی موتور آزمایشی ترکیبات سوخت در درصدهای حجمی مختلف رفتار متفاوتی از خود نشان می داد و با توجه به میزان پروپانول و بوتانول میزان توان ترمزی متفاوت است. بیشترین توان ترمزی مربوط به سوخت شماره 6 در سرعت rpm2000 به میزان kw47/11 و کمترین مقدار مربوط به سوخت شماره 1 به میزان kw 21/81 در سرعت rpm1000 بود. بیشترین مقدار تلفات حرارتی سیستم خنک کننده مربوط به سوخت شماره 6 به میزان kw10/84 در سرعت rpm1000 و کمترین مقدار مربوط سوخت شماره 1 به میزان kw 77/7 در سرعت rpm1000 بود. بیشترین تلفات حرارتی اگزوز مربوط به سوخت شماره 6 به میزان kw 17/07 در سرعت rpm2000 و کمترین مقدار مربوط به سوخت شماره 2 به میزان 14/54 در سرعت rpm1000 بود. بیشترین تلفات حرارتی محاسبه نشده مربوط به سوخت شماره 2 به میزان kw18/57 در سرعت rpm2000 و کمترین مقدار مربوط به سوخت شماره 5 به میزان kw11/47 در سرعت rpm1000 بود.

مزایا و معایب استفاده از بنزین و گاز طبیعی به صورت تک سوز، از چالش های محققان در توسعه موتورهای اشتعال جرقه ای است. استفاده از این سوخت ها به تنهایی مزایا و معایبی را از نظر اقتصادی، ترمودینامیکی، آلایندگی و توسعه ای دارند که ترجیح یکی بر دیگری را سخت می کند. با این نگاه که استفاده از ترکیب دو سوخت در موتور می تواند موجب بهبود در مزایا و کاهش در معایب شود. در کار حاضر ترکیب های مختلف 100، 90، 75 و 60% بنزین و مابقی گاز طبیعی، نامگذاری شده به صورت G100، G90، G75 و G60 در یک موتور تک-سیلندر پژوهشی SI در سرعت rpm1800، نسبت تراکم 9 و نسبت هم ارزی استوکیومتری بررسی شد. پس از اخذ داده های تجربی درون سیکلی (P-θ ) در ترکیب ها و آوانس های مختلف جرقه و پردازش آنها داده های تجربی سیکل به سیکل پشت سر هم استخراج شد و به همراه داده های خروجی موتور مورد بررسی قرار گرفت. از بررسی اولیه آوانس بهینه هر ترکیب مشخص، و ترکیب ها در آوانس های مذکور مقایسه شدند. نتایج نشان دادند که با افزایش کسر جرمی گاز طبیعی در حالت ترکیبی سوز مقادیر انحراف معیار، σ ، ضریب تغییرات، COV مربوط به imep کاهش قابل توجهی داشت؛ به طوری که کاهش σ و COV در G60 نسبت به G100 به ترتیب 51/6 و 49/2% بود. با کاهش حضور بنزین در ترکیب مقادیر آلاینده های CO2، NOx و HC، به جز G90 که در آن HC و NOx بیشترین بود، کاهش یافت و مقادیر CO در G90 به کمترین مقدار تقلیل یافت. همچنین در شرایط پژوهش از ترکیب G90 عملکرد رضایت بخشی مشاهده نشد.