Kısmi homojen dolgulu direkt enjeksiyonlu bir dizel motorunun deneysel ve numerik olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of a partially homogeneous charge di diesel engine
Yazar: ADEM TÜYLÜ
Danışman: PROF. DR. AHMET KOLİP
Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Otomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Fosil yakıt rezervleri sınırlıdır ve var olan kaynaklar hızlı bir şekilde tüketilmektedir. Her geçen gün artan enerji ihtiyacının yanında petrol rezervlerinin azalması, petrol kökenli yakıtların kullanım maliyetlerinde artışa neden olmaktadır.  Bununla birlikte, yürürlükte olan yasal emisyon standartlarının fosil yakıt kaynakları ile karşılanmasında zorluklar yaşanmaktadır. Araştırmacılar içten yanmalı motorlar için emisyon düzenlemelerini ve enerji ihtiyacını karşılayacak, yenilenebilir, temiz yakıtlar üzerinde çalışmaktadır. Yaygın olarak kullanılan, alternatif, yenilenebilir kaynaklardan birisi etanoldür. Etanol yakıtının içten yanmalı motorlarda kullanılması ile motor performans ve emisyon parametrelerinde iyileşmeler gerçekleşmektedir.
Bu çalışmada, doğal emişli, tek silindirli, bir dizel motoruna belirli oranlarda etanol fumigasyonu uygulanarak kısmi homojen dolgulu bir yanma sağlanmıştır.  Kısmi-HCCI (Partially homogeneous Charged Compression Ignition) yanmanın motor performansı ve emisyonları üzerine etkileri deneysel ve numerik olarak araştırılmıştır. Numerik çalışmalar AVL Boost programı ile gerçekleştirilmiştir. İlk olarak motor tam yük şartlarında yalın dizel yakıtı ile çalıştırılarak standart motor performans ve emisyon parametreleri kayıt altına alınmıştır.  Dizel yakıta oranla kütlece üç farklı oranda etanol fumigasyonu gerçekleştirilmiştir. Etanol fumigasyonu gerçekleştirilirken, dizel yakıtı azaltılarak motordan elde edilen güç değerleri standart durumda elde edilen değerlere çekilmiştir. Motor özgül yakıt sarfiyatı (ÖYS) ve efektif verimindeki değişimler gözlemlenmiştir. Etanol fumigasyonları ile standart motor verilerine kıyasla özgül yakıt sarfiyatı ve NOX emisyonlarında belirgin azalmalar, is emisyonlarında artışlar tespit edilmiştir.
Teorik model ve deneysel çalışmalardan elde edilen veriler birlikte sunulmuştur. Model ile tespit edilen verilerin deneysel çalışmadan elde edilen verileri başarıyla yakınsadığı görülmüştür. 

Anahtar Kelimeler: Dizel motor, etanol, fumigasyon, HCCI, AVL Boost

Abstract:
Fossil fuel reserves are limited and existing resources are being consumed quickly. In addition to the ever-increasing energy need, the decrease in oil reserves causes an increase in the usage costs of petroleum based fuels. However, there are difficulties in meeting the current legal emission standards with fossil fuel sources. Researchers are working on renewable, clean fuels that meet emission regulations and energy needs for internal combustion engines. One of the most widely utilized renewable sources is ethanol. Improvements are realized in engine performance and emission parameters with the use of ethanol fuel in internal combustion engines.
In this study, a partially homogeneous combustion was achieved by applying certain rates of ethanol fumigation to a naturally aspirated, single-cylinder diesel engine. The impacts of partial combustion of the HCCI on engine performance and emissions were investigated experimentally and numerically. Numerical studies were carried out with AVL Boost program. First, the engine was operated under full load conditions with lean diesel fuel and standard engine performance and emission parameters were recorded. Ethanol fumigation was carried out at three different rates by mass compared to diesel fuel. During the fumigation of ethanol, diesel fuel was reduced and engine power values were reduced to those obtained in the standard state. Changes in engine specific fuel consumption (BSFC) and effective efficiency were observed. In the case of ethanol fumigations, significant reductions in specific fuel consumption and NOx emissions, as well as increases in soot emissions were detected with respect to standard engine data.
The data obtained from the theoretical model and experimental studies are presented together. It was seen that the data determined by the model successfully converged to the experimental data.

Keywords: Diesel engine, ethanol, fumigation, HCCI, AVL Boost