Farklı katkı maddeli emülsifiye yakıtların bir dizel motorun performans ve emisyonlarına etkisi
The effect of emulsified fuels containing different biofuel additives on performance and emissions of a diesel engine
Yazar: SERDAR TUNCA
Danışman: DOÇ. DR. VEZİR AYHAN
Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Alternatif yakıtlar = Alternative fuels ; Biyoyakıtlar = Biofuels ; Direkt püskürtmeli motorlar = Direct injection engines ; Gaz emisyonu = Gas emission ; Motor performansı = Motor performance

Özet:
Son yıllarda taşıtlardan salınan emisyonların azaltılması için alternatif yakıtlar en popüler araştırma konularındandır. Gerek araştırmacılar gerekse akaryakıt üreticileri araçlarda ya tümüyle alternatif yakıtlar kullanmakta ya da geleneksel fosil yakıtlara belirli oranlarda alternatif yakıtların katılmasıyla elde edilen yakıt karışımlarını kullanmaktadırlar. Her iki durumda da amaç egzoz emisyon değerlerini düşürmek ve geleneksel fosil yakıtlara alternatifler bulabilmektir. Diğer yandan geleneksel fosil yakıtlara belirli bağlayıcı kimyasallar sayesinde su zerrelerinin bağlanmasıyla elde edilen emülsifiye yakıtlarla da egzoz emisyonlarının önemli ölçüde düşürülmesi mümkündür. Dizel motorlarından salınan emisyonların azaltılması için geçmişten günümüze birçok yöntem kullanılmıştır. Bu yöntemlerin birçoğu emisyon değerlerini düşürürken motor performans değerlerini olumsuz etkilemiştir.
Bu çalışmada performans parametrelerinde kötüleşme olmaksızın motordan salınan azotoksit (NO) emisyonlarının azaltılması hedeflenmiştir. Bu amaçla motorda farklı katkı maddeli emülsifiye yakıtlar kullanılmıştır. Emülsifiye yakıtların hazırlanmasında yüzey aktif madde ile birlikte farklı oranlarda dizel, biyodizel, dietil eter (DEE) ve su kullanılmıştır. Tam yük şartlarında yapılan deneysel çalışmalarda tek silindirli, çanak pistonlu, su soğutmalı, direkt enjeksiyonlu bir dizel motoru kullanılmıştır. Optimum karışım oranın tespit edilmesi için deneyler aşamalı olarak gerçekleştirilmiştir. İlk olarak motorun standart değerlerinin tespiti için deneyler dizel yakıtı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Daha sonraki aşamada biyodizel–dizel karışımları motorda yakıt olarak kullanılmış ve performansı en yüksek yapan karışım oranı tespit edilmiştir. Benzer şekilde dietil eter–dizel karışımları motorda yakıt olarak kullanılmış ve performansı en yüksek, emisyonları en düşük yapan karışım oranı tespit edilmiştir. Bir sonraki aşamada stabilize dizel–su karışımları motorda kullanılmış ve NO emisyonlarını en düşük yapan su oranı tespit edilmiştir. Yapılan çalışmalar sonucunda performans ve emisyonlar açısından optimum karışım oranlı emülsifiye yakıt elde edilmiştir. Son deneysel çalışmalar bu yakıt kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlar standart motor verileri ile motor performans ve emisyon değerleri açısından karşılaştırmalı olarak verilmiştir.
Anahtar kelimeler: Emülsifiye yakıtlar, alternatif yakıtlar, dizel motorları, motor performansı, egzoz emisyonları

Abstract:
Alternative fuels for reducing emissions from vehicles in recent years are among the most popular research topics. Both researchers and fuel manufacturers use alternative fuels either in vehicles or use fuel mixtures obtained by the addition of alternative fuels to traditional fossil fuels. In both cases, the aim is to reduce exhaust emission values and find alternatives to traditional fossil fuels. On the other hand, it is possible to reduce the exhaust emissions significantly by emulsified fuels obtained by connecting water particles to traditional fossil fuels by means of certain binding chemicals. Several methods have been used from past to present to reduce emissions from diesel engines. Many of these methods reduce the emission values and negatively affect engine performance values.
In this study, it is aimed to reduce the nitrogen oxide (NO) emissions from the engine without any deterioration in performance parameters. For this purpose, emulsified fuels with different additives were used in the engine. Diesel, biodiesel, diethyl ether (DEE) and water were used in the preparation of emulsified fuels together with surfactant. In the experimental studies carried out under full load conditions, a single-cylinder, bowl piston, water-cooled, the direct-injection diesel engine was used. The experiments were carried out in order to determine the optimum mixing ratio. Initially, experiments were carried out using diesel fuel to determine the engine's standard values. Later on, biodiesel-diesel mixtures were used as fuel in the engine and the ratio of the mixes which made the highest performance was determined. Similarly, diethyl ether-diesel mixtures were used as fuel in the engine and the ratio was determined to obtain the highest performance and the lowest emission. In the next step, stabilized diesel water mixes were used in the engine and the water content which made the minimum NO emissions was determined. As a result of the studies, emulsified fuel with optimum mixing ratio has been obtained in terms of performance and emissions. The latest experimental studies were carried out using this fuel. The results are compared with standard engine data and engine performance and emission values.
Keywords: Emulsified fuels, alternative fuels, diesel engines, engine performance, exhaust emissions