Alkol yakıtların buji ateşlemeli motorlarda kullanımının performans ve emisyonlara etkisinin incelenmesi
Examining the effects of running parameters at alcohol-gasoline mixtures on performance and emissions
Yazar: ALİ ŞENBAHÇE
Danışman: DOÇ. DR. CENK SAYIN
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences ; Teknik Eğitim = Technical Education
Dizin: Bütanol = Butanol ; Emisyon = Emission ; Etan = Ethane ; Etanol = Ethanol ; Metan = Methane ; Metanol = Methanol

Özet:
Gelişen teknoloji ve artan nüfus nedeniyle tüketilen enerji miktarı, her geçen gün artmaktadır. Dünyamızda kullanılan başlıca enerji kaynakları fosil yakıtlardan elde edilen enerjilerdir. Fosil yakıtlardan özellikle petrol, dünyada en yaygın olarak kullanılan enerji kaynağıdır. Bu nedenle petrol krizinin yaşandığı dönemlerde, alternatif enerji kaynakları arayışları daha fazla yoğunluk kazanmaktadır. Bu bağlamda, petrol kökenli olmayan ve gelişen yeni teknoloji ile birlikte birçok kaynaktan üretilebilen (etanol, metanol, bütanol) alternatif yakıt olarak gün geçtikçe önem kazanmaktadır. Tüm bu araştırmalarda asıl hedef egzoz emisyonlarını iyileştirmek ve motorun yakıt tüketimini azaltmaktır. Yapılan çalışmalar incelendiğinde, yakıt olarak kullanıldığında metanol fakir limitlerde tutuşabilir olması ve yüksek oktan sayısı önemli avantajlar sağlamaktadır. Benzinle karşılaştırıldığında düşük buhar basıncı, buharlaşma ve çalışma esnasındaki emisyonların azaltılmasında yardımcı olur. Benzin motorlarında kullanıldığında bir takım düzenlemeler gerektirir. Yakıt sistemi daha yüksek besleme kapasitesine ihtiyaç duyar. Benzine göre daha düşük enerjiye sahip olduğundan mevcut yakıt tankı ile katedilen mesafenin azalmasına neden olur. Etanol ise, çoğunlukla benzinin oktan sayısını arttırmak ve emisyon özelliklerini iyileştirmek için kullanılmaktadır. Etanol motor performansına, egzoz emisyonlarına, ısı kayıplarına ve silindir basınçlarına etkisi yapılan çalışmalarda incelenmiştir. Özellikle, yüksek sıkıştırma oranlarında ve düşük motor devirlerinde motor performansı karışımdaki etanol miktarına bağlı olarak artmıştır. En yüksek motor momentini veren ateşleme zamanında hava/yakıt oranı ve giriş hava sıcaklığının motor performansı ve egzoz emisyonlarının değişimine etkileri tüm yakıtlarda benzerdir. Çeşitli alkoller arasında bütanol buji ile ateşlemeli motorlar için uygun yenilenebilir kaynaklardan üretilebilen, biyolojik tabanlı, çevreye duyarlı, metanol ve etanole göre ısıl değeri yüksek bir yakıt olarak belirlenmiştir. Bu çalışmada, literatürde yer alan çalışmalarda farklı sıkıştırma oranları, yakıt karışım yüzdeleri, yanma karakteristikleri, farklı ateşleme avansları ve motor yükü ile motor performansları dahilinde egzoz emisyonları incelenmiştir. Sonuçlar doğrultusunda her çalışma koşulunda olmasa da genel olark CO, HC ve NOx emisyonların da önemli ölçüde azalmalar görülmüştür. 
Ayrıca, alkol yakıtların performans özellikleri (özgül yakıt tüketimi, efektif verim ve motor gücü) detaylı olarak ele alınmıştır. Sonuç olarak en farklı emisyon ve performans parametreleri için en iyi şartları oluşturan alkol yakıtlar belirlenmiştir.

Abstract:
Because of developing technology and growing population, energy consumption rises day by day. The major energy sources which are used in our world are energies that are obtained from fossil fuels. Especially petrol which is a fossil fuel is the most commonly used energy source. For this reason, searching alternative energy sources gain more importance. In this context, (ethanol, methanol, buthanol,), which are non-petroleum based and produced from many resources, gain more and more importance. The main targets of all researches are improving exhaust emissions and decreasing fuel consumption of engine. When the studies are analyzed, flammable in lean limits and higher octane number are advantages if methanol is used as fuel. When it is compared to gasoline, its low vapor pressure helps decreasing running and evaporation emissions. When they are used in gasoline engines, making some arrangements is necessary. Fuel system needs more feeding capacity. Because it has less energy than gasoline, it shortens the distance which is covered by using standard fuel tank. On the other hand ethanol is mostly used for increasing gasoline's octane number and improving emissions. The effects of ethanol on engine performance, exhaust emissions, heat loses and cylinder pressures are searched in other studies. Engine performance rises depending on amount of ethanol in mixture particularly at higher compression ratios and low engine speeds. The effects of air/fuel ratio and intake air temperature on engine performance and exhaust emission changes are similar at maximum torque ignition timing. Butanol is determined as a fuel among various alcohols which is suitable for ignition spark engines, produced from renewable resources, biologic-based, environmentally-conscious and has higher heating value than ethanol and methanol. In this study, engine performance and exhaust emissions are examined with considering different compression ratios, fuel mixture percent, combustion characteristics, varied ignition timings and engine loads which are used in tests taking place in literature. As a result, it is seen that CO, HC and NOX emissions decrease significantly in general but not all running conditions. 
Also performance characteristics (specific fuel consumption, effective efficiency and engine power) of alcohol fuels are undertaken detailed. As a result alcohol fuels which make the best conditions for the most different emission and performance parameters are determined.