SIKIŞTIRMA İLE ATEŞLEMELİ MOTORDA FARKLI YANMA STRATEJİLERİNİN MOTOR PERFORMANSI VE EGZOZ EMİSYONLARINA ETKİSİNİN DENEYSEL ARAŞTIRILMASI
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Makine Mühendisliği Anabilim Dalı, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2020
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: SELİM DEMİRTÜRK
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Habib Gürbüz
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Bu tez çalışmasında; tek silindirli, hava soğutmalı direkt enjeksiyonlu bir dizel motorun port etanol enjeksiyonu ile çift yakıt modunda çalışması sırasında silindir içi yanma, motor performansı ve egzoz emisyonlarının değişimi incelenmiştir. Çalışmada, dizel yakıtı yüksek basınçta silindir içine direkt olarak enjekte edilirken etanol yakıtı düşük basınçta emme supabının hemen arkasına püskürtülmüştür. Deneysel çalışmalar iki aşamada gerçekleştirilmiştir. Birinci aşamada, yanma analizlerin gerçekleştirileceği motor devir aralığı ve motor yükü tespit edilmiştir. İkinci aşamada deney motoru, tespit edilen motor devir aralığı (1400-1800 d/d) ve motor yükü (20 Nm) şartlarında; 30-60 °C aralığında değişen emme hava sıcaklığı, %15 egzoz gazı re-sirkülasyon (EGR) oranı ve %0-40 aralığındaki tork değişim oranlarında çalıştırılmıştır. Farklı motor çalışma şartlarında gerçekleştirilen deneysel çalışmalarda, motorun ardışık 50 çevrimi boyunca silindir içi basıncın krank açısına bağlı değişim verileri toplanmıştır. Elde edilen silindir içi basınç verileri kullanılarak, indike motor parametreleri (indike ortalama efektif basınç, indike motor gücü, torku ve özgül yakıt tüketimi) ve silindir içi yanma parametreleri (ısı yayılım oranı, ortalama gaz sıcaklığı, basınç artış oranı, yanma başlangıcı, tutuşma gecikme süresi, yanmış kütle oranı, yanma safhaları ve çevrimler arası fark) hesaplanmıştır. Motorun çıkış miline bağlı hidrokinetik dinamometre yardımıyla efektif motor parametreleri (efektif güç, tork ve özgül yakıt tüketimi) ölçülmüştür. Bununla birlikte, deneyler sırasında motorun egzoz yolu üzerine yerleştirilen egzoz emisyon ve is emisyon ölçüm cihazları kullanılarak HC, CO, NOx ve is emisyonlarının yanında egzoz O2 konsantrasyonu ve λ değerlerinin değişimleri gözlemlenmiştir. Deneysel çalışmalar sonucu elde edilen bulgulardan, 1400-1800 d/d motor devir aralığında %10 tork değişim oranına kadarki port etanol enjeksiyonun silindir içi yanma şartları üzerinde olumlu etkiye sahip olduğu, daha fazla artırılan port etanol enjeksiyonunun ise yanma safhasında faz farkına neden olarak yanma şartlarında olumsuz etkiye neden olduğu tespit edilmiştir. Bununla birlikte, emme dolgu sıcaklığının 30 °C'dan 60 °C'a kadar arttırılması ile 1400-1600 d/d aralığındaki motor hızlarında çevrimler arası fark azalmakta iken, 1800 d/d'da belirli bir ön ısıtma sıcaklığından sonra çevrimler arası fark artmaktadır. Tüm motor devirleri ve 30 °C emme dolgu sıcaklığında, port etanol enjeksiyon miktarının artışı ile HC ve CO emisyonları artmıştır. Bununla birlikte, port etanol enjeksiyon miktarı ile birlikte emme dolgu sıcaklığının artırılmasıyla HC ve CO emisyonları azalma eğilimi göstermiştir. Ancak emme havası sıcaklığının artışı NOx emisyonlarını artırırken, is emisyonunu azaltmıştır. Bunun yanı sıra, emme havası sıcaklığının 30 °C olarak belirlenen deney şartlarında tork değişim oranının artışı ile NOx-is zıt oluşum karakteristiğinin ortadan kalktığı ve anılan emisyonlarda eş zamanlı bir iyileşme olduğu görülmüştür. Çalışılan tüm motor devirleri için, %15 EGR uygulaması ile tork değişim oranının %20'ye kadar artırılabildiği ve bu şartlar altında silindir içi yanma gelişiminin olumlu etkilendiği görülmüştür. %15 EGR uygulamasının NOx, HC ve is emisyonlarının oluşumu açısından değerlendirildiğinde, emme dolgu sıcaklığının artışından daha fazla etkili olduğu, CO emisyonun oluşumu açısından değerlendirildiğinde ise olumsuz bir etkiye sahip olduğu görülmüştür.