Katmanlı yanma sistemine sahip benzinli bir araçta lpg kullanımının deneysel olarak araştırılması
Experimental investigation of the use of lpg in a gasoline vehicle with a fuel stratified injection
Yazar: SENA NUR KATIRCI
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ FATİH AYDIN
Necmettin Erbakan Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Enerji = Energy
Dizin: LPG = Liquefied petroleum gas

Özet:
Bu çalışmanın amacı, katmanlı yanma sistemine sahip taşıtlarda daha önce uygulanamayan LPG sistemlerinin, Karma LPG teknolojisi ile uygulanabilirliğinin belirlenmesidir. Bu karma LPG sistemi ile ilgili daha önce yapılmış herhangi bir akademik çalışmaya literatürde rastlanmamıştır. Bu amaçla üzerinde AKL marka karma LPG sistemi monte edilmiş, dört zamanlı, dört silindirli, direk enjeksiyonlu, bölüntülü emme manifoldlu, katmanlı yanma sistemli benzinli bir motora sahip olan Volkswagen Touran 1.6 FSI marka taşıt, dinamometre üzerinde kullanılarak, değişik vites aralıklarında ve hızlarında taşıt tekerlek güç ve egzoz emisyon değerleri DIN 70020'e göre ölçülmüştür.
Güç değerleri incelendiğinde, LPG modunda çalışmada benzin moduna göre yaklaşık olarak %10.23 güç kaybı olduğu tespit edilmiştir. Bunun sebebi; ilk olarak, benzin ve LPG yakıtlarının litre bazında kullanımla enerji değerleri açısından değerlendirildiğinde, LPG'nin benzine göre %30 daha az enerji vermesi, ikinci olarak,  LPG yakıtının motor emme manifoldundaki hava ile birlikte yanma odasına gaz fazda girmesinden dolayı daha fazla yer kaplaması ile açıklanabilir. 
Egzoz emisyon değerleri incelendiğinde ise, LPG modundaki çalışmada benzin moduna göre CO2 ve CO değerleri için sırasıyla ortalama % 8.25 ve % 71.76 daha az emisyon meydana geldiği, HC değerlerinde LPG modunda çalışmada benzin moduna göre 3, 4 ve 5. vites kademelerindeki deneylerde ortalama % 27.15 daha az meydana geldiği, 6. vites kademesinde ise ortalama % 14.28 daha fazla meydana geldiği görülmektedir. LPG modundaki çalışmada benzin moduna göre O2 değerlerine ise ortalama % 45.15 daha fazla meydana geldiği tespit edilmiştir. Ayrıca, egzoz gazları içindeki lambda () değerlerinin değişimlerinin, LPG modundaki çalışmada benzin moduna göre 0.97-1.02 gibi daha ideal oranda oluştuğu belirlenmiştir.
Sonuç olarak, karma LPG sisteminin katmanlı yanma sistemine sahip benzinli motorlar üzerinde uygulanabilirliği görülmüş, taşıt performansı açısından güç kaybı olmasına rağmen, egzoz emisyonları ve yakıt tasarrufu açısından benzin yakıtı kullanımına göre LPG kullanımının avantajlı olduğu sonucuna varılmıştır. Bu çalışma ile karma LPG'nin katmanlı yanma teknolojisine uygulanabilirliği tespit edilerek literatüre katkı sağlanmıştır.

Abstract:
This study is intended to determine the applicability of LPG systems with hybrid LPG technology which could not be applied before in vehicles with layered combustion system. No previous academic studies have been found in the literature on hybrid LPG system.  For this purpose, Volkswagen Touran 1.6 FSI brand vehicle, which had a four-stroke, four-cylinder, direct injection, split intake manifold, layered combustion system gasoline engine with AKL brand hybrid LPG system, was used on a dynamometer and vehicle wheel power and exhaust emission values were measured according to DIN 70020 at different gear ranges and speeds.  
When the power values were examined, it was determined that there was approximately 10.23% power loss in LPG mode compared to gasoline mode. When gasoline and LPG fuels are evaluated in terms of energy values in liter basis use; this can be first explained by the fact that LPG gives 30% less energy than gasoline, and secondly LPG fuel occupies more space because it enters the combustion chamber in gaseous phase with the air in the engine intake manifold. 
When the exhaust emission values are analyzed, it is seen that respectively 8.25% and 71.76% less harmful emissions occur for CO2 and CO values in LPG mode compared to gasoline mode. It is also observed that, in HC values, there was 27.15% less emission in 3rd, 4th and 5th gear levels in LPG mode compared to gasoline mode; and there was 14.28% more emission in 6th gear level.  In LPG mode, it was determined that an average of 45.15% more emission occurred in O2 values compared to gasoline mode. In addition, it was determined that the changes of lambda () values in exhaust gases occur in an ideal rate of 0.97-1.02 compared to gasoline mode in LPG mode. 
As a result, it was observed that hybrid LPG system can be applied on gasoline engines with layered combustion system and although there is a loss of power in terms of vehicle performance, it was concluded that the use of LPG was advantageous compared to the use of gasoline fuel in regard to exhaust emissions and fuel saving. With this study, the applicability of hybrid LPG to layered combustion technology was determined and it was contributed to the literature.