İçten yanmalı bir motorun SI ve SI-CAI yanma durumunda performans ve emisyon karakteristiklerinin incelenmesi
Investigation of performance and emission characteristics of an IC engine under SI and SI-CAI combustion modes
Yazar: MELİH YILDIZ
Danışman: DOÇ. DR. BİLGE ALBAYRAK ÇEPER
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Enerji Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Enerji = Energy ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Emisyon = Emission ; Motor performansı = Motor performance ; Yanma = Combustion

Özet:
Bu tez çalışmasında, iki silindirli-4 zamanlı bir motorda, SI ve SI-CAI
yanma modlarında motorun performans, emisyon, yanma ve çevrimsel değişim
karakteristikleri deneysel olarak incelenmiştir. Bu kapsamda özellikle SI yanmaya
alternatif bir yanma teknolojisi olan SI-CAI yanma üzerine odaklanılarak, EGR
oranı, ateşleme avansı ve emme havası manifold sıcaklık değerlerindeki değişimin bu
yanma moduna etkisi detaylı olarak incelenmiştir. Bu amaçla, SI-CAI yanma için
deneysel çalışmalar, farklı emme havası manifold giriş sıcaklıklarında(200, 225 ve 250
◦C), EGR oranlarında(%17, %25 ve %32) ve ateşleme avanslarında( -20, -30 ve -40
◦KMA)' da ticari 95 oktan benzi yakıtıyla stokiyometrik karışım koşullarında motor
dönme hızı 1500, 1750 ve 2000 rpm' de gerçekleştirilmiştir. SI yanma çalışmaları ise
motorun kendi elektronik kontrol ünitesi yardımıyla motor dönme hızı 1500 -2000
rpm aralığında 5 farklı motor dönme hızında ve 4 farklı motor yükünde(%100, 80, 50
ve 40) deneysel çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Böylece, SI-CAI yanmada uygulanan
parametrelerin bu yanma moduna etkisinin incelenmesiyle birlikte performans ve
emisyon açısında SI yanma moduna göre mukayese edilmiştir.
SI-CAI yanma, uygun parametreler ile gerçekleştirildiğinde SI yanma moduna
göre indike özgül yakıt tükemi ve emisyon değerlerinde iyileşmelerin sağlanabildiği
deneysel çalışmalar sonucunda görülmüştür. Tüm çalışmalardan elde edilen sonuçlar
göz önüne alındığında, SI-CAI yanma modunda maksimum %95 ISNO, % 67 ISHC
ve % 36 ISCO emisyon değerlerinde iyileşme sağlanabilmiştir. İndike özgül yakıt
tüketiminde ise maksimum % 7.32 iyileşme sağlanmasına karşılık ısıl verim değeri
% 2.20 değişimle artmıştır. Çevrimsel değişimler açısından ise, SI-CAI yanmada SI
yanmaya göre daha büyük imep varyasyon katsayıları elde edilmiştir.

Abstract:
In this thesis, the performance, emissions, combustion and cyclic variation of the
engine, 2 cylinder-4 strokes, were investigated experimentally under SI and SI-CAI
combustion modes. In this regard, by focusing particularly on SI-CAI an alternative
combustion strategy to SI mode, the effects of EGR rate, the changes in the intake
air temperature on the manifold and spark advance on this combustion,SI-CAI were
investigated. For this purposes, the experimental studies under SI-CAI mode were
performed with different intake air manifold temperatures(200,225 and 250 ◦C),
EGR rates(% 17,25 and 32 by volume) and spark advances(-20,-30 and -40 ◦CA)
using commercial-95 octane gasoline at stoichiometric mixture and rotational speeds
of 1500,1750 and 2000 rpm without throttle. The experimental studies were also
carried out for SI mode by controlling the engine with its own electronic control
unit(ECU) at different 5 engine speeds in the range of 1500 and 2000 rpm and
loads(% 100, 80, 50 and 40). Thus, the results under SI-CAI combustion mode were
compared to that under SI mode in terms of performance and emissions, along with
the investigation of the effects of the parameters above mentioned on SI-CAI.
The overall results suggest that the improvement in the indicated specific fuel
consumptions and emissions under SI-CAI mode can be provided when realized with
appropriate parameters. Considering the results obtained from the experimental
studies, the maximum improvement in the emissions were achieved by 95 % ISNO,
67 % ISHC and % 36 ISCO. The maximum improvement in the specific fuel
consumption was also attained by 7.32 % corresponding to a % 2.20 change in
indicated thermal efficiency. In terms of cyclic variation, SI-CAI combustion resulted
in the higher coefficient of variation values of imep than that of SI combustion.