Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2012
Öğrenci: ÖZER CAN
Danışman: HÜSEYİN SERDAR YÜCESU
Özet:Bu çalışmada, tek silindirli, bir DI dizel motorda kısmi ön karışımlı yakıt dolgusunun yanma ve egzoz emisyon karakteristikleri üzerine etkileri incelenmiştir. Düşük basınçlı bir port tipi yakıt enjeksiyon sistemi ile ön karışım odasına yakıt püskürtülmüştür. Ön karışımlı yakıt olarak, tek aşamalı tutuşma karakteristiğine ve yüksek oktan sayısı ile düşük kaynama noktasına sahip olduğu için etanol kullanılmıştır. Homojen dolgu emme stroğu boyunca oluşturulmakta ve pilot dizel yakıt enjeksiyonu ile ÜÖN'dan önce tutuşturulmaktadır. Bu kombine yanma şekli, ön karışımlı HCCI ile konvansiyonel DI dizel yanması arasında ortak özelliklere sahip olmakta ve HCCI-DI veya kısmi-HCCI olarak tanımlanabilmektedir. Deneyler, farklı dolgu giriş sıcaklıkları (20 ve 40 °C) ve EGR oranları (%0-30) altında, farklı ön karışımlı yakıt oranlarında 2200 1/min motor hızında ve dört farklı yükte (4, 8, 12 ve 16 Nm) yapılmıştır. Deneylerde, yüksek yüklerde duyulabilir vuruntu başlangıcına kadar, düşük yüklerde ise düzensiz çalışma limitine ya da tekleme oluşana kadar ön karışımlı yakıt oranı arttırılmıştır. Yapılan ön testlerde, kısmi yüklerde ön karışımlı yakıt oranının %90'a kadar çıkarılabildiği görülmüştür. Ön karışımlı yakıt dolgusunun artışı ile yanma başlangıcında dikkate değer derecede gecikme meydana gelirken, ön karışımlı yanma aşamasında ısı yayılım oranı giderek artış göstermekte ve difüzyon aşamasında azalmaktadır. Dolayısıyla, maksimum ısı yayılım oranı, maksimum silindir basıncı ve maksimum silindir basınç artış oranı artmakta ve böylece vuruntu eğilimi de artmaktadır. Yanma süresi kısalmakta ve ısı yayılımı orta noktası ÜÖN'ya yaklaşmaktadır. Tam yükte vuruntu oluşumu sonucunda, ön karışımlı yakıt oranı %30 ile sınırlandırılmıştır. Tam yükte meydana gelen hızlı ısı yayılım oranı, EGR ilavesi ile kontrol altına alınabilmiş ve motorun çalışma limitleri %50 ön karışım oranına kadar genişletilmiştir. Orta ve kısmi yüklerde, belli bir değerin üzerindeki ön karışımlı yakıt oranlarında, yanmadaki gecikme sonucu oluşan faz farkının etkileri üstün gelerek ısı yayılımı orta noktasında gecikme meydana gelmiştir. Böylece, indike özgül yakıt tüketimi artış göstermiş ve indike termik verim kötüleşmiştir. Düşük yüklerde, ön karışımlı yakıt oranının yanma karakteristiği üzerine etkileri ılımlı ölçüde gerçekleşmiştir. Giriş sıcaklığının arttırılması ile yanma başlangıcında meydana gelen gecikmenin etkileri azaltılmıştır. Özellikle orta ve kısmi yüklerde, maksimum ısı yayılımı oranının krank açı konumu yaklaşık olarak aynı kalarak, ısı yayılımı orta noktası ÜÖN'ya yaklaşmıştır. Kısmi yüklerde NOx ile duman emisyonlarında %26 ve %87 oranlarında eş zamanlı azalma görülmüştür. Fakat ön karışımlı yakıt oranının artışı ile tam yükte NOx emisyonlarında artış gerçekleşmiştir. Ön karışımlı yakıt ile EGR'nin birlikte uygulanması sonucu bu artış eğilimi önlenmiştir. Tam yükte ve %50 ön karışımlı yakıt oranında, %30 EGR oranı ile NOx ve duman emisyonlarında %62 ve %82 oranlarında iyileşme sağlanabilmiştir. Kısmi yüklerde EGR uygulaması ile bu eş zamanlı iyileşmeler %81 ve %64 oranlarında gerçekleşmiştir. Diğer yandan, giriş sıcaklığı arttırıldığında NOx emisyonları kötüleşmiştir. Genel olarak, ön karışımlı yakıt oranı ve EGR oranının artışı ile CO ve HC emisyonları artış gösterirken, dolgunun ön ısıtılması durumunda azalma meydana gelmiştir.