Süperşarjlı homojen dolgulu sıkıştırma ile ateşlemeli (HCCI) bir motorda yanma parametrelerinin nümerik olarak incelenmesi
Numerical investigation of combustion parameters in a supercharged homogenous charge compression ignition (HCCI) engine
Yazar: AHMET BULUT
Danışman: DOÇ. DR. SEYFİ POLAT
Hitit Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Enerji = Energy
Dizin: Emisyon = Emission ; Homojen karışımlı sıkıştırmalı ateşlemeli motorlar = Homogeneous charge compression ignition engines ; İçten yanmalı motorlar = Internal combustion engines

Özet:
Dünya üzerinde ticari ve kişisel ihtiyaçların artmasıyla birlikte kara taşıtlarının kullanımı günden güne artmaktadır. Yakıt kaynaklarının sınırlı olması ve çevre kirliliğinin artması nedeniyle taşıt motorlarının geliştirilmesi için bilim insanları sürekli çalışmalar yapmaktadır. Teknolojinin gelişmesiyle birlikte içten yanmalı motorlar üzerine daha yüksek ısıl verim ve daha düşük emisyon şartlarını sağlamak için çalışmalar yapılmaktadır. Yapılan çalışmalar neticesinde düşük sıcaklık yanmalı motorlar geliştirilmiştir. HCCI motorlar düşük sıcaklık yanmalı motorlara ait yanma modlarından biridir. HCCI motorlar geleneksel içten yanmalı motorlara oranla daha yüksek ısıl verim, daha düşük NOx ve is emisyon değerlerini sağlamaktadır. Ancak HCCI motorların yüksek yüklerde vuruntu ve düşük yüklerde tekleme gibi olumsuz etkenlerinden dolayı motor çalışma aralıkları geleneksel içten yanmalı motorlara oranla daha kısadır. Çalışma aralığını genişletebilmek için EGR, farklı yakıt bileşenleri, değişken supap zamanlaması gibi çalışmalar yapılmıştır. HCCI motorlar yüksek yüklerdeki vuruntu ve düşük yüklerdeki tekleme sorunlarından dolayı tam olarak endüstriye uygulanmamıştır. Yapılan bu çalışmada daha önce literatürde bulunan deneysel çalışma verileri ile Converge CFD programında gerçekleştirilmiş olan analiz sonuçları doğrulanmıştır. Doğrulama işleminin ardından süperşarjlı HCCI bir motorda tam homojen ve erken direkt enjeksiyonlu modda 100, 110, 120, 130, 140, 150 ve 160 kPa gibi farklı giriş hava basınçlarında maksimum basınç artış oranı, silindir içi basınç, ısı yayılım oranı, eşdeğerlik oranına bağlı kütle yüzdesinin değişimleri incelenmiştir.

Abstract:
With the increase in commercial and personal needs in the world, the use of land vehicles is increasing day by day. Due to the limited fuel resources and the increase in environmental pollution, scientists are constantly working on the development of vehicle engines. With the development of technology, studies are carried out to provide higher thermal efficiency and lower emission conditions on internal combustion engines. As a result of the studies, low temperature combustion engines have been developed. HCCI engines are one of the combustion modes of low temperature combustion engines. HCCI engines provide higher thermal efficiency, lower NOx and soot emission values compared to conventional internal combustion engines. However, engine operating range are shorter than conventional internal combustion engines due to the negative effects of HCCI engines such as knocking at high loads and misfire at low loads. In order to expand the operating range, studies such as EGR, different fuel components, variable valve timing have been carried out. HCCI engines have not been fully applied in industry due to the problems of knocking at high loads and misfire at low loads. In this study, the experimental study data in the literature and the results of the analysis carried out in the Converge CFD program were confirmed. After validation, in a supercharged HCCI engine in fully homogeneous and early direct injection mode at different inlet air pressures such as 100, 110, 120, 130, 140, 150 and 160 kPa, the variation of maximum pressure rise rate, in-cylinder pressure, heat release rate, mass fraction based on equivalence ratio were examined.