Sıkıştırma ile ateşlemeli bir motorun reaktif kontrollü sıkıştırma ile ateşlemeli (RCCI) motora dönüştürülmesi ve RCCI yanmasının optimizasyonu


Yücesu H. S. (Executive), Altın M., Şahin F.

TUBITAK Project, 2019 - 2022

  • Project Type: TUBITAK Project
  • Begin Date: November 2019
  • End Date: November 2022

Project Abstract

İçten yanmalı motorların icadıyla birlikte insanların yaşamını şekillendiren birçok teknoloji ortaya çıkmıştır. Ulaşım sektörü ve savunma sanayi gibi alanlarda içten yanmalı motorların kullanımı vazgeçilemez bir ihtiyaç haline gelmiştir.  Ancak içten yanmalı motorlar, zararlı egzoz gazı emisyonları oluşturarak küresel ısınma ve hava kirliliğine neden olmaktadır. Bu olumsuz sonuçların azaltılması amacıyla son kırk yıldır birçok araştırmacı egzoz emisyonlarının azaltılmasını sağlayacak çözümler üretmeye odaklanmıştır. Klasik yanma moduna alternatif yanma modları ile egzoz emisyonlarının düşürülmesi amaçlanmaktadır. Reaktivite Kontrollü Sıkıştırma ile Ateşlemeli yanma modu söz konusu alternatif yanma yöntemlerinden birisi olup düşük egzoz emisyonu ile diğer alternatif yanma modlarına karşın avantaj sağlamaktadır.

Bu projede, tek silindirli sıkıştırma ile ateşlemeli bir dizel motoru RCCI modda çalışmaya uygun hale getirilerek motorun termik veriminin arttırılması, ısı kayıplarının azaltılması ve NOx ve partikül emisyonlarının azaltılması hedeflenmiştir. RCCI yanma modunun gerçekleştirilebilmesi amacıyla motor üzerindeki mevcut mekanik enjeksiyon sistemi yerine selenoid kontrollü elektronik enjeksiyon sistemi entegre edilmiş ve emme manifoldu üzerine bir düşük basınç enjektörü yerleştirilmiştir. Düşük ve yüksek reaktiviteli yakıtların emme manifolduna ve silindir içerisine püskürtülmesinde, yakıt miktarı ve zamanlamasının kontrolünü sağlamak amacıyla bir yakıt basınç ünitesi ve elektronik kontrol modülleri geliştirilmiştir. Deney düzeneği kurularak farklı yakıt karışım oranları, farklı yakıt miktarları ve farklı giriş havası sıcaklıkları için testler yapılmıştır. Gerçekleştirilen testlerde motor performans parametreleri (tork, güç, özgül yakıt tüketimi, ısı dağılımı, yanma karakteristikleri, termik verim) ve egzoz gazı emisyon değerleri ölçülerek kayıt altına alınmıştır. Ölçüm verileri, yanma analizi kodu ile işlenerek motorun çalışma haritası oluşturulmuştur. Farklı yakıt çiftlerinin (benzin/dizel, izo-oktan/n-heptan, etanol/dietil eter+n-heptan), farklı karışım oranlarının (PR25, PR50, PR75) ve farklı giriş havası sıcaklıklarının (30°C, 50°C ve 70°C) motor performansına ve egzoz emisyonu değerlerine etkileri incelenerek motor çalışma aralığının genişletilmesine yönelik bir çalışma yürütülmüştür. Sonuçlar, izooktan/n-heptan yakıt çifti kullanımı ile 30°C giriş hava sıcaklığında %25 ön karışım oranında en geniş çalışma aralığına ulaşıldığını göstermiştir. Genel olarak en uygun özgül yakıt tüketimi değerleri, düşük sıcaklılarda daha iyi hacimsel verim elde edilmesinden dolayı düşük sıcaklıklarda elde edilmiştir. Ayrıca en düşük emisyon değerlerinin aynı şartlarda elde edildiği tespit edilmiştir.