Dizel makinelerde yakıt püskürtme değişkenleri ile egzoz salımı ilişkisi üzerine deneysel bir araştırma
An experimental research on the relations of fuel injection variables and exhaust emissions for diesel engines
Yazar: YİĞİT GÜLMEZ
Danışman: YRD. DOÇ. DR. MUSTAFA NURAN
Dokuz Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gemi Makineleri İşletme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Deniz Ulaştırma Sistemleri Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Denizcilik = Marine ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences ; Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Egzoz emisyonları = Exhaust emissions ; Motor yakıtları = Motor fuels ; Sıvı yakıtlar = Liquid fuels ; Yük gemileri = Cargo vessels

Özet:
Büyümekte olan küresel ekonomi, sanayileşme, nüfus artışı, kentleşme ve gelişmiş enerji erişimi ihtiyacı küresel enerji talebini hızla arttırmaktadır. Dünya enerji pazarının geleceği üzerine yürütülen tahminlerde 50 yıllık yakın gelecekte enerji talebinin karşılanmasında fosil yakıtların günümüzde olduğu gibi en yüksek orana sahip kaynak olacağı öngörülmektedir. Ancak fosil yakıtlardan enerji üretimi hava kirliliğinin ve küresel ısınmanın başlıca sebebidir. Fosil yakıtlar kullanılarak enerji üretimi sağlayan makinelerin daha düşük oranlarda salım yapmasının sağlanabilmesi çevreye verilen zararların indirgenebilmesi için oldukça önemlidir. Fosil yakıtlar kullanılarak enerji üretimi yapan dizel motorlar yüksek termal verimi sebebiyle enerji üretiminde sıklıkla tercih edilmektedir. Dizel motorların çalışması sırasında ortaya çıkan hava kirletici maddelerin salım oranlarının azaltılması için uygulanabilecek çeşitli yöntemler bulunmaktadır. Bu yöntemler; motorun çalışma parametreleri üzerinde yapılan değişikliklerle egzoz salımlarının azaltılması, egzoz gazı resirkülasyonu sistemleri kullanılarak egzoz salımlarının azaltılması ve egzoz gazı son işleme sistemleri kullanılarak oluşan hava kirleticilerin atmosfere salınmadan önce ortadan kaldırılması veya çevreye daha az zararlı hale getirilmesi olarak sıralanabilir. Dizel motorlarda silindir içerisine yakıt püskürtme ve emme havası gönderimi stratejilerinde yapılan değişikliklerle egzoz salımlarının kontrolü mümkün olmaktadır. Bu tezde farklı yakıtların kullanımında yakıt püskürtme stratejisinde yapılabilecek değişikliklerden püskürtme basıncı ve püskürtme zamanlamasının değiştirilmesinin egzoz salımları ve motor performansı üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Bu amaçla, yakıt olarak motorin, denizcilik motorini ve denizcilik motorini içeriğine yüzde 5 oranda artık denizcilik yakıtı eklenerek hazırlanmış yakıt karışımı kullanılan tek silindirli, 11,4 kw gücünde bir dizel motorda püskürtme basıncının sırasıyla 180, 200 ve 220 bar basınçlarına ve püskürtme zamanlamasının sırasıyla üst ölü noktanın 15, 20 ve 25 derece öncesine alınmasının motor egzoz sıcaklığı, özgül yakıt harcamı ve egzoz gazı içeriğindeki karbondioksit, karbonmonoksit, oksijen, kükürtdioksit ve azot oksitler oranları üzerindeki etkileri deneysel olarak araştırılmıştır. Deney sonuçlarına göre dizel motorlarda yakıt püskürtme stratejisinin kullanılan yakıt tipine, motor yüküne ve çevresel koşullara bağlı olarak belirlenmesiyle çevreye verilen zararın önemli oranda azaltılabileceği sonucuna ulaşılmıştır.

Abstract:
Growing global economy, industrialization, population growth, urbanization and improved need for energy access cause rapid increase of global energy demand. Studies on estimation of the future of energy market argues the fact energy production from fossil fuels will still be dominant on global energy market in the next 50 years. However, energy production from fossil fuels is the main cause of air pollution and global warming. Diesel engines that generate energy by using fossil fuels are often preferred for energy production due to high thermal efficiency. There are various methods that can be applied to reduce the emission rates of air pollutants during the operation of diesel engines. These methods include; reduction of exhaust emissions by changes in engine operating parameters, reduction of exhaust emissions using exhaust gas recirculation systems, and removal of air pollutants using exhaust gas aftertreatment systems. In diesel engines it is possible to control the exhaust emissions by changing fuel injection and intake air supply strategies. In this thesis, influence of changes in injection pressures and injection timing on exhaust emissions and motor performance in the use of different fuels have been investigated. For this purpose, tests were conducted on a one cylinder, 11.4 kw diesel engines to investigate effects of different injection pressures (180, 200 and 220 bar) and different injection timings (15, 20 and 25 crank angle degree before top death center) by using diesel oil, marine diesel oil and fuel blend (95 percent marine diesel oil and 5 percent marine residual fuel) as fuel on specific fuel consumption, exhaust temperatures and carbon dioxide, carbon monoxide, oxygen, sulfur dioxide and nitrogen oxides emissions. The results of the test indicate the fact that diesel engines based air pollution can be reduced by using optimum injection strategy determined according to fuel type, engine load and environmental conditions.