Diesel motorlarında diesel yakıtı-Hafif yakıt karışımlarının kullanılmasının yanmaya ve motor performansına etkisi
Effects of using diesel fuel-Light fuel blands on combustion and engine performance in diesel engines
Yazar: ZEHRA ŞAHİN
Danışman: PROF. DR. ORHAN DURGUN
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2002
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Alternatif yakıtlar = Alternative fuels ; Dizel motorlar = Diesel engines ; Dizel yakıtlar = Diesel fuels ; Fumigasyon = Fumigation ; Motor performansı = Motor performance ; Motor yakıtları = Motor fuels

Özet:
Geleneksel motor yakıtları, sınırlı doğa kaynaklarına dayanan doğal ham petrolden üretilmektedir. Taşıt motorlarının toplam yakıt tüketimleri ve yakıt fiyatları sürekli olarak artmaktadır. Ayrıca daha temiz ve verimli motor istekleri, alternatif yakıtların veya mevcut yakıtların geliştirilmesinin araştırılmasını gerektirmektedir. Son yıllarda; fümigasyon, Diesel motorlarında en çekici yöntemlerden biri durumuna gelmiştir. Fümigasyon, alternatif yakıtın karbürasyon ve buharlaştırma ile motora gönderildiği veya alternatif yakıtın havanın içerisine püskürtüldüğü bir yöntemdir. Sunulan çalışmada; farklı oranlardaki benzin ve etanol fumigasyonunun, motor performansı ve eksoz gazlan emisyonları üzerindeki etküerinin teorik olarak incelenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla Diesel motoru çevrimi için Termodinamiğin Birinci Kanununa dayanan bir matematiksel model geliştirilmiştir. Söz konusu model, demetin oluşumu, yakıt-hava karışımı, girdap, ısı transferi ve emisyon modelleri gibi alt modellerden oluşan sanki boyutlu çok bölgeli yanma modeli kavramlarını içermektedir. Saf Diesel yakıtı ve farklı fümigasyon oranlarındaki Diesel yakıtı-benzin/etanol karışımlarının yakıt olarak kullanıldığı dört ve altı silindirli turbojarşlı iki farklı Diesel motorunun performans parametreleri ve eksoz gazlan emisyonları teorik olarak hesaplanmıştır. Değişken ekivalans oranlarında benzin fumigasyonu attıkça efektif güç, özgül yakıt tüketimi (ÖYT) ve karbon monoksit (CO) oranı artmaktadır. Öte yandan, efektif verim ve azot oksit (NO) konsantrasyonu azalmaktadır. Sabit ekivalans oranlarında benzin fumigasyonu attıkça efektif güç, efektif verim ve CO oranı artmaktadır. Bununla birlikte, ÖYT ve NO konsantrasyonu azalmaktadır. Değişken ekivalans oranlarında etanol fumigasyonu attıkça efektif güç, efektif verim ve CO oranı artmaktadır. Bunun yanında, ÖYT ve NO konsantrasyonu ise azalmaktadır. Sabit ekivalans oranlarında etanol fumigasyonu attıkça efektif güç, efektif verim ve NO konsantrasyonu genel olarak artmaktadır. Bu durumda, ÖYT önemli ölçüde artmaktadır ve CO oranı genel olarak artma eğilimi göstermektedir. Anahtar Kelimeler: Diesel Motoru Çevrim Modellemesi, Çok Bölgeli Yanma Modeli, Fümigasyon, Alternatif Yakıtlar, Demet Geometrisi, Çift Yakıtlı Motorlar VII

Abstract:
Effects of Using Diesel Fuel-Light Fuel Blends on Combustion and Engine Performance in Diesel Engines The conventional engine fuels are derived from crude oil based on limited natural sources. The fuel cost and total fuel consumption of the vehicle engines gradually increase. Furthermore, the demand for cleaner and more efficient engines requires to research the alternative fuels and to improve the fuel quality. In recent years, fumigation has become one of the most attractive methods for Diesel engines. Fumigation is a method by which alternative fuel is introduced into the engine by carbureting and vaporizing or injecting alternative fuel into the intake air stream. In the presented study, theoretical investigation of the effects of different gasoline and ethanol fumigation ratios on the engine performance and the exhaust emissions is aimed. For this purpose, a mathematical Diesel engine cycle model based on the First Law of Thermodynamics has been developed. This model includes a quasi-dimensional multi- zone combustion-modeling concept which consists of several sub-models such as spray formation, air-fuel mixing, swirl, heat transfer and emission models. The engine performance parameters and exhaust emissions for two different turbocharged Diesel engines having four and six cylinders fueled with pure Diesel fuel and Diesel fuel-gasoline/ethanol blends at different fumigation ratios have been predicted. Increasing gasoline fumigation at varied equivalence ratios increases the effective power, specific fuel consumption (SFC), carbon monoxide (CO) ratio while decrease effective efficiency and nitric oxide (NO) concentration. With increasing ratio of gasoline fumigation at constant equivalence ratios effective power, effective efficiency and CO ratio increase, however SFC and NO concentration decrease. Increasing ethanol fumigation at varied equivalence ratios increases the effective power, effective efficiency and CO ratio, however it decreases SFC and NO concentration. Effective efficiency, effective power and NO concentration increase generally by increasing the ethanol fumigation at constant equivalence ratios. In this case, SFC increases significantly and CO ratio exhibits generally increment tendency. KeyWords: Diesel Engine Cycles Modeling, Multi-Zone Combustion Modeling, Fumigation, Alternative Fuels, Spray Geometry, Dual Fueled Engines vni