Bir dizel motorunda lpg-dizel çift yakıt karışımları+egr'nin performans ve emisyon karakteristiklerine etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects of lpg-diesel dual fuel mixtures+egr on performance and emission characteristics in a diesel engine
Yazar: SEMİH ALİUSTAOĞLU
Danışman: DOÇ. DR. VEZİR AYHAN
Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Otomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Günümüzde, dünya enerji talebinin büyük bir kısmı fosil kaynaklı yakıtlar tarafından karşılanmaktadır. Nüfus artışı ve gelişen teknoloji ile birlikte bu yakıtların tüketimi endişe verici boyutlara ulaşmıştır. Böylece, egzoz kaynaklı kirletici gazlar, çevre ve insan sağlığını her geçen gün daha fazla tehdit etmektedir.
Bu nedenle, gelecekteki enerji sistemlerimizin; yenilenebilir, sürdürülebilir, verimli, düşük maliyetli, rahat ve güvenilir olması gerekecektir. Avrupa Alternatif Yakıtlar Stratejisi Avrupa Komisyonu Tebliğinde, verilen alternatif yakıtlar listesinde elektrik enerjisi, hidrojen, bio yakıtlar ve LPG yer almaktadır. LPG; kolay taşınabilir, depolanabilir ve uzun yıllar yetecek rezervlere sahip olması bakımından otomotiv sektörü tarafından kabul gören en önemli alternatif yakıttır. LPG'nin içten yanmalı motorlarda kullanımı ile ilgili çeşitli yanma stratejileri geliştirilmiş ve birçok çalışma yapılmıştır. Fakat, LPG-dizel çift yakıt stratejisi bu husustaki en etkili yanma stratejilerinden birisidir.
Bu çalışmada, tek silindirli bir dizel motorda LPG-dizel çift yakıt karışımı ve EGR (Egzoz Gazı Geri Gönderim) sistemi kullanımının performans ve emisyon karakteristikleri üzerine etkileri deneysel olarak incelenmiştir. İlk olarak motor standart tam yük deneyleri yapılarak her bir devir için yük, özgül yakıt tüketimi ve emisyon değerleri elde edilmiştir. İkinci aşamada LPG-dizel çift yakıt deneyleri gerçekleştirilmiştir. İlk aşamada elde ettiğimiz standart yük değeri gaz kolu yardımıyla %10, %20 ve %30 oranlarında düşürülerek dizel yakıt miktarı azaltılmıştır. Ardından, ikinci yakıt olarak LPG elektrikli yakıt enjektörü yardımı ile motor emme hattından kademeli olarak püskürtülmüştür. Daha sonra EGR sistemi deney düzeneğine adapte edilerek EGR'li deneyler gerçekleştirilmiştir.
Elde edilen değerler karşılaştırıldığında LPG-dizel yakıt karışımının standart duruma göre, performansta herhangi bir kötüleşme olmaksızın özgül yakıt tüketiminde ve yakıt maliyetlerinde iyileşmeler sağladığı tespit edilmiştir. Ayrıca, is emisyonlarında kayda değer oranlarda iyileşme sağladığı görülmüştür. Fakat, LPG'nin is emisyonlarını düşürürken, hava-yakıt oranını ve silindir içi sıcaklıklarını arttırdığından dolayı NOx emisyonlarını kötüleştirdiği gözlemlenmiştir. Bu durumun önüne geçmek adına %10, %15 ve %20 oranlarında egzoz gazı motor emme hattından gönderilmiştir. EGR ile birlikte NOx değerlerinin LPG'li deneyler ile karşılaştırıldığında önemli oranda azaldığı gözlemlenmiş, bazı EGR oranları için ise standart deneylerdeki değerlerin altına düştüğü tespit edilmiştir.

Abstract:
Nowadays, the most part of world's energy demand met by fossil fuels. The consumption of these fuels has reached to alarming levels with the increasing population and improving technology. Thus, amount of pollutant gases which are consist of burn of fossil fuels released to atmosphere from the exhaust more threat to environment and human health day to day.
For this reason, our energy sources in the future will be need renewable, sustainable, efficient, low cost, convenient and reliable. The alternative fuels that can replace to petroleum or reduce emission pollutant from vehicles are evaluated in European Alternative Fuels Strategy in the European Commission Communication. The given list of alternative fuels provided includes electricity, hydrogen, bio fuels and LPG. LPG has important advanteges in terms of clean combustion, low price, has reserves can afford long years, easy stored and transporte. LPG; can be used as pilot fuel as a result of modification or as a second fuel in diesel engines while use directly in gasoline engines. Several combustion strategies have been developed and many studies have been carried out. But, LPG-diesel dual fuel strategy is one of the most efficient strategy in this subject.
In this study, the effect of LPG-diesel dual fuel mixture and used of EGR on performance and emissions characteristics have been investigated as experimental in single cylinder diesel engine. First of all; load, specific fuel consumption and emissons were achieved by engine standart load test carried out. In second stage, LPG-diesel dual fuel experiments has been realised. The value of standart load obtained in the first stage was reduced by 10, 20 and 30% with the help of the throttle and the amount of diesel fuel was reduced. Then, LPG was sprayed as second fuel with the help of electrical fuel enjector from engine intake line. Then EGR was adapted to the experimental setup and EGR experiments has been carried out.
When compared to obtained values, it has been determined that LPG-diesel dual fuel mixture provides improvements in specific fuel consumption and fuel cost without any deterioration in performance according to standard situation. It has also been observed that significant improvement in smoke emissions. However, it has been seen that LPG deteriorated NOx emissions due to increased in cylinder tempartures and air-to-fuel ratio while reduced smoke emissions. Exhaust gases have been given by 10, 15 and 20% from the engine intake line to prevent this situation. It was observed that NOx values decreased significantly with EGR application compared to experiments with LPG, moreover in some EGR ratios were below the values in standard tests.