Fuzel yağı özelliklerinin iyileştirilmesi ve buji ateşlemeli bir motorda farklı sıkıştırma oranlarında kullanımının performans ve emisyonlara etkisinin incelenmesi
Improvement of fusel oil features and effect of its use in different compression ratios for a spark ignition engine on performance and emissions
Yazar: SÜLEYMAN ŞİMŞEK
Danışman: PROF. DR. BÜLENT ÖZDALYAN ; PROF. DR. HASAN SAYGIN
Karabük Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Enerji = Energy ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Alternatif yakıtlar = Alternative fuels ; Benzinli motorlar = Gasoline engines ; Fuzel yağı = Fusel oil ; Sıkıştırma = Compression ; İyileştirme çalışmaları = Improvement studies

Özet:
Petrol, temel enerji kaynaklarından birisi olarak insanoğlunun yaşamında çok önemli bir yere sahiptir. Ekonomide hemen her sektör, doğrudan ya da dolaylı olarak petrole bağımlıdır. Bu nedenle petrol piyasasında ve dolayısıyla fiyatında ortaya çıkan değişiklikler, oluşturdukları zincirleme reaksiyonlar aracılığı ile hem ülke, hem de dünya ekonomisi üzerinde olumsuz etkiler yaratmaktadır. Günümüzdeki enerji kaynaklarının sınırlı potansiyele sahip oluşu dünya enerji gereksinimini karşılama konusunda araştırmacıları alternatif yakıt araştırmalarına yoğunlaştırmıştır.  İçten yanmalı motorlarda yakıt tüketimi, hava kirliliği ve çevre koşulları açısından benzine alternatif oluşturabilecek yeni ve yenilebilir enerji kaynaklarının önemi oldukça artmaktadır. Alkollerin motor yakıtı olarak kullanılması birçok araştırmacı tarafından ortaya konulmuştur. 
Bu çalışmanın amacı, buji ile ateşlemeli bir motorda petrol kökenli yakıt olan kurşunsuz benzine alternatif bir enerji kaynağı olarak şeker fabrikalarının etanol üretim proseslerinden yan ürün olarak elde edilen ve değerlendirilemeyen fuzel yağının iyileştirilmesi sonucunda yakıt olarak kullanılmasıdır. Fuzel yağının TÜBİTAK MAM araştırma laboratuvarlarında fiziksel ve kimyasal özellikleri yapılan deneylerde incelenmiş, içinde değerli alkolleri bulundurduğu görülmüştür. Fuzel yağının alternatif yakıt olarak kullanılabilmesi için benzine yakınlığı incelenmiş ve iyileştirme deneyleri yapılmıştır.

Bu çalışmada, buji ateşlemeli bir motorda yüksek sıkıştırma oranlarında EPDK ve TS EN 228 standartlarına göre iyileştirilmiş fuzel yağının kullanılmasının motor performansı ve egzoz emisyonları üzerindeki etkisi deneysel olarak incelenmiştir. Deneylerde dört zamanlı, tek silindirli, hava soğutmalı, 8/1 sıkıştırma oranına sahip, buji ateşlemeli bir motor kullanılmıştır. Deneyler dört farklı sıkıştırma oranında (8,0/1, 8,5/1, 9,12/1, 10,07/1) gerçekleştirilmiştir. Deneylerde yakıt olarak fuzel yağı benzin karışımları (F0, F10, F20, F30, F40, F50), kurşunsuz benzin ve fuzel yağı kullanılmıştır. Deneyler sabit bir hızda ve farklı yüklerde yapılmıştır. Deneylerden elde edilen veriler ile motor performansı ve egzoz emisyon değerleri grafiksel olarak çıkartılmıştır. Sonuçlar motorun orijinal çalışma parametrelerinde benzinden elde edilen veriler ile kıyaslanmıştır. Deney sonuçlarına göre yüksek sıkıştırma oranlarında iyileştirilmiş fuzel yağı kullanımının efektif verim, motor momenti değerlerini artırdığı ve özgül yakıt tüketimini azalttığı görülmüştür. Egzoz emisyonlarında hidrokarbon (HC) ve karbonmonoksit'in (CO) azaldığı, azot oksit (NOX) ve karbondioksit'in (CO2) arttığı tespit edilmiştir.

Abstract:
As one of the main energy sources, oil has a very important place for human life. Almost every sector of the economy is directly or indirectly dependent on oil. Therefore, the changes in the oil market and in the price of oil cause various effects on the country and the world economy through the chain reactions that they have created. The limited potentiality of today's energy sources has caused researchers to focus on alternative fuel studies to meet the world's energy needs. New and renewable energy sources, which can be an alternative to gasoline in terms of fuel consumption, air pollution and environmental conditions, have become considerably important in internal combustion engines. The use of alcohols as engine fuels has been put forward by various researchers. 
The aim of this study is to utilize waste Fusel oil obtained as by-products from ethanol production processes as an alternative source of energy for unleaded petroleum which is an oil-based fuel for spark plug ignition. Fusel oil was examined in experiments conducted in TÜBİTAK MAM research laboratories in terms of physical and chemical properties and observed that it contained valuable alcohols. In order to use fusel oil as an alternative fuel, the petrol proximity was examined and improvement experiments were carried out.

In this study, the engine performance and the effect on the exhaust emissions of the use of in accordance with EPDK ve TS EN 228 standard' s improved fusel oil at high compression ratios in a spark ignition engine have been experimentally investigated. In the experiments, a four-stroke, single-cylinder, air-cooled, 8/1 compression ratio, spark ignition engine was used. In the experiments, four different compression ratios (8,0 / 1, 8,5 / 1, 9,12 / 1, 10,07 / 1) are used and for each compression ratio (F0, F10, F20, F30, F40, F50) volumetrically mixed unleaded gasoline and fusel oil are also used. Experiments were carried out at constant speed and at different loads. With the data obtained from the experiments, performance and exhaust emissions of the engine have been attained. The results are compared with the data obtained from the benzene in the original operating parameters of the engine. Experimental results show that the use of fusel oil at high compression ratios increases the effective efficiency, motor moment, reduces specific fuel consumption. It is also observed that hydrocarbon (HC) and carbon monoxide (CO) decreases, and nitrogen oxides (NOX) and carbon dioxide (CO2) increases in exhaust emissions.