Buji ile ateşlemeli bir motorda Miller çevrimi uygulaması, performans ve emisyon karakteristiklerinin incelenmesi
Application of Miller cycle in a spark ignition engine and the investigation of performance and emission characteristics
Yazar: OĞUZ KÜRŞAT DEMİRCİ
Danışman: DOÇ. DR. CAN ÇINAR
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Teknik Eğitim = Technical Education
Dizin: Egzoz emisyonları = Exhaust emissions ; Motor performansı = Motor performance

Özet:
Bu çalışmada, tek silindirli, dört zamanlı, buji ile ateşlemeli bir motorda emme supabının geç kapatılması (LIVC) yöntemiyle Miller çevrimi oluşturmak için 5. dereceden klasik spline metodu kullanılarak emme ve egzoz kamları yeniden tasarlanmıştır. Supap açılma-kapanma zamanlamasının değişimini sağlayacak şekilde imalatı yapılan kam mili motora adapte edilmiştir. İki farklı emme supabı kapanma zamanlaması (Miller A ve Miller B) için, kurşunsuz benzin (KB) ve MTBE10 (hacimsel olarak %10 metil tersiyer bütil eter (MTBE) + %90 KB karışımı) yakıtları ile deneyler yapılmış ve Otto çevrimi ile mukayese edilmiştir. Tam gaz kelebek açıklığında, 1700-3200 1/min motor devir aralığında yapılan deneylerde, motor devrine bağlı olarak, moment, güç, özgül yakıt tüketimi, termik verim, HC, CO ve NOx emisyonları ile egzoz gaz sıcaklığının değişimi incelenmiştir. Her iki yakıtla yapılan deneylerde, düşük motor devirlerinde, Miller çevrimi çalışma şartlarında emme supabının geç kapanmasına bağlı olarak motorun moment, güç, özgül yakıt tüketimi, termik verim, HC ve CO emisyonları kötüleşmiştir. Miller çevrimi çalışma şartlarında kurşunsuz benzin ile özellikle NOx emisyonlarında egzoz gaz sıcaklığındaki azalmaya bağlı olarak Otto çevrimine göre % 50'ye kadar azalma sağlanmıştır. Yüksek motor devirlerinde (3200 1/min) Miller çalışma şartlarında motor performansı ve egzoz emisyonları iyileşmiştir. Kurşunsuz benzin ile yapılan deneylerde, Otto çevrimine göre Miller çevriminde 3200 1/min motor devrinde moment ve motor gücü % 4,67, termik verim % 10,56 artmış, özgül yakıt tüketimi % 9,55, HC % 9,83, CO % 7,84, NOx ise% 14,16, azalmıştır. MTBE10 yakıtı ile yapılan çalışmada Otto ve Miller çalışma şartlarında moment, güç ve termik verim azalırken, MTBE içerisindeki oksijen içeriğine bağlı olarak egzoz emisyonlarında iyileşme sağlanmıştır.

Abstract:
In this study, intake and exhaust cams of a single-cylinder, four-stroke, spark-ignition engine were re-designed by using 5th degree classic spline method to realize Miller cycle with the method of late intake valve closing (LIVC). The produced camshaft which provides variable valve opening and closing timing was adapted to the engine. The experiments were conducted with unleaded gasoline and MTBE10 (vol. 10% MTBE and 90% unleaded gasoline blends) fuels for two different intake valve closing timing (Miller A and Miller B) and the results were compared with Otto cycle. The experiments were conducted at 1700 - 3200 rpm engine speed range at wide open throttle. In the tests, the variation of engine torque, power, specific fuel consumption, thermal efficiency, HC, CO and NOx emissions and exhaust gas temperature with engine speed were investigated. Engine torque, specific fuel consumption, thermal efficiency, HC and CO emissions deteriorated at Miller cycle conditions due to the late closing of the intake valve at low engine speeds with unleaded gasoline and MTBE10 fuels. Compared to Otto cycle, up to 50 % decrease was observed in NOx emissions due to the lower exhaust gas temperature at Miller cycle conditions with unleaded gasoline. At high engine speeds (3200 rpm), engine performance and exhaust emissions were improved at Miller cycle conditions. The torque and engine power were increased by 4.67 %, thermal efficiency was increased by 10.56 %, while the specific fuel consumption was decreased by 9.55 %, HC emissions were decreased by 9.83 %, CO emissions were decreased by 7.84 % and NOx emissions were decreased by 14,16 % with respect to Otto cycle with unleaded gasoline. Engine torque, power and thermal efficiency were decreased with MTBE10 fuel, both Otto and Miller cycle conditions. However, exhaust emissions were decreased because of the oxygen content of the MTBE fuel.