Dizel motorlarda püskürtme stratejisinin sayısal modellenmesi ve püskürtme zaman ve süresinin çok kriterli karar verme metodu ile belirlenmesi
Numerical modeling of spraying strategy in diesel engines and determination of spraying time and duration using multi criteria decision analysis method
Yazar: MEHMET ALİ DEMİRLİ
Danışman: PROF. DR. SÜLEYMAN KARSLİ
Gebze Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: AHP =   ; Dizel yakıtlar = Diesel fuels ; Enjeksiyon avansı = Injection advance ; Enjeksiyon yöntemi = Injection method ; Karar verme yöntemleri = Decision making methods

Özet:
Dizel enjeksiyon sistemleri, endüstride hala önemli bir yer almaktadır. İş makinelerinden gemilere kadar geniş bir yelpazede kullanılmalarına rağmen, çevresel etkileri minimize etme ve kaynakları daha verimli kullanma ihtiyacı giderek artmaktadır. Bu bağlamda, AVL Cruise M programı kullanılarak yapılan bu çalışmada, 6 silindirli, 4 stroklu bir dizel motor modeli incelenmiştir.
Motor performansını iyileştirmek ve emisyonları azaltmak amacıyla, püskürtme başlangıç açısı (PBA) ve püskürtme toplam süresi (PTS) gibi anahtar parametreler üzerinde detaylı bir analiz yapılmıştır. Farklı d/dk değerleri (2000, 3000 ve 4500) için 100'er adet durum seti oluşturulmuştur. Bu durum setleri üzerinde, tork, azot oksit (NOx), is emisyonu (Sootx), ortalama efektif basınç (OEB) ve fren özgül yakıt tüketimi (FÖYT) gibi çıkışları incelenmiştir. Ayrıca, çok kriterli karar verme yöntemi (ÇKKV) kullanılarak en iyi durum belirlenmiştir. PBA-TORK, PTS-TORK, PBA-OEB, PTS-OEB, PBA-NOx, PBS-NOx, PBA-FÖYT, PTS-FÖYT ve PBA-SOOTx, PTS-SOOTx grafikleri elde edilmiş ve sonuçlar detaylı bir şekilde yorumlanmıştır.
Elde edilen sonuçlar, farklı d/dk değerleri için yapılan analizlerde PBA ve PTS parametrelerinin tork, NOx, Sootx, OEB ve FÖYT gibi çıkışları nasıl etkilediğini ortaya koymaktadır. Çalışmanın önemli bir bulgusu, ÇKKV kullanılmasıyla belirlenen en iyi durumun, motor performansını optimize ederken emisyonları minimize etmeye yönelik dengeli bir yaklaşım sunduğudur. Bu, mühendislerin sınırlı kaynakları daha verimli kullanmalarına ve çevresel etkileri azaltmalarına olanak tanır. Ayrıca, elde edilen grafiklerin detaylı analizi, PBA ve PTS parametrelerinin tork, NOx, Sootx, OEB ve FÖYT üzerindeki etkilerini görsel olarak açıklığa kavuşturmuştur. Bu bilgi, motor tasarımında ve ayarlarında daha iyi kararlar almak için mühendislere kılavuzluk edebilir. Sonuç olarak, bu çalışma, dizel enjeksiyon sistemlerinin gelecekte daha verimli ve daha temiz olması için önemli bir adımı temsil etmektedir. Endüstriyel uygulamalarda çevresel sürdürülebilirliği artırmak ve enerji kaynaklarını daha etkin bir şekilde kullanmak için benzer analizlerin yaygınlaştırılması önemlidir. Bu tür araştırmalar, ileriye dönük olarak daha sürdürülebilir bir gelecek için kritik bir rol oynayabilir.

Abstract:
Diesel injection systems still occupy an important place in the industry. Despite being used in a wide range of applications from construction machinery to ships, there is an increasing need to minimize their environmental impact and use resources more efficiently. In this context, a study was conducted using the AVL Cruise M program to examine a 6-cylinder, 4-stroke diesel engine model.
A detailed analysis was carried out on key parameters such as injection start angle (SOI) and injection duration (DOI) to improve engine performance and reduce emissions. Sets of 100 scenarios were created for different RPM values (2000, 3000, and 4500). Outputs such as torque, nitrogen oxide (NOx), soot (Sootx), average effective pressure (BMEP), and brake-specific fuel consumption (BSFC) were examined for these scenario sets. Additionally, the best condition was determined using the Analytic Hierarchy Process (AHP). SOI-Torque, DOI-Torque, SOI-BSFC, DOI-BSFC, SOI-NOx, DOI-NOx, SOI-BMEP, DOI-BMEP, SOI-Soot, DOI-Soot graphs were obtained, and the results were interpreted in detail.
The results show how injection start angle (SOI) and injection duration (DOI) parameters affect outputs such as torque, nitrogen oxide (NOx), soot (Sootx), average effective pressure (BMEP), and brake-specific fuel consumption (BSFC) in analyses conducted for different RPM values. A significant finding of the study is that the best condition identified using the (AHP) offers a balanced approach to optimizing engine performance while minimizing emissions. This allows engineers to use limited resources more efficiently and reduce environmental impacts. Furthermore, the detailed analysis of the obtained graphs elucidates the effects of SOI and DOI parameters on torque, BSFC, NOx, BMEP, and soot visually, which can guide engineers to make better decisions in engine design and tuning. In conclusion, this study represents an important step towards making diesel injection systems more efficient and cleaner in the future. It is essential to popularize similar analyses to increase environmental sustainability in industrial applications and use energy resources more effectively. Such research can play a critical role in shaping a more sustainable future.