Etanol-motorin karışımları kullanılan bir dizel motorda farklı enjeksiyon stratejilerinin yanma karakteristikleri üzerine etkisinin incelenmesi
Investigation of the effects of different injection strategies on combustion characteristics in a diesel engine using ethanol-diesel mixtures
Yazar: MUSTAFA VARGÜN
Danışman: PROF. DR. AHMET NECATİ ÖZSEZEN
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Otomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Dünyada ve ülkemizde günden güne artan taşıt sayısı enerji kaynağı olarak fosil kökenli yakıt kullanımını da arttırmakta ve fosil kökenli yakıtların yanması sonucu açığa çıkan egzoz emisyonları da çevreyi kirletip sera etkisine sebep olarak dünyamızı tehdit eder hale gelmiştir. Fosil kökenli yakıtların kullanımı ile taşıtlardan salınan egzoz emisyonlarının azaltılması için fosil kökenli yakıtlar ile karışım oluşturacak yakıtların araştırılmasına hız verilmiştir. Ayrıca, fosil kökenli yakıtların dünyada sınırlı miktarda bulunması, sürdürülebilir olmaması, maliyetlerinin yüksekliği ve fiyat dalgalanmalarının tahmin edilemeyişi araştırmaları hızlandırmıştır. Alkol yakıtlarını yerel tarım ürünlerinde üretilebilir ve yakıt özelliklerinin fosil kökenli yakıtlarla karışım oluşturmaya uygun olmasından dolayı kullanım potansiyeli yüksektir. İçten yanmalı motorların gelişimi sürekli devam etmektedir ve gelişim parametrelerinin üzerine enjeksiyon stratejilerinin önemi büyüktür. Bu çalışma, sabit 1600 d/d ve %50 yük altında tek silindirli direkt püskürtmeli bir dizel motorda 2-bütanol-etanol-dizel yakıt karışımları kullanılarak enjeksiyon stratejilerinin (enjeksiyon başlangıç zamanı ve pilot püskürtme oranı) yanma ve egzoz emisyon karakteristikleri üzerine etkisi incelenmiştir. Çalışma kapsamında, hacimsel olarak %100 fosil kökenli dizel yakıt, %94 dizel-%5 etanol-%1 2-bütanol ve %88 dizel-%10 etanol-%2 bütanol yakıtları kullanılarak klasik (ana) enjeksiyon başlangıç zamanı olan 10,4o Krank Açısında (KA) Üst Ölü Noktadan Önce (ÜÖNÖ) ve enjeksiyon başlangıç zamanı 2o KA ÜÖN'ya yaklaştırıp uzaklaştırılması ile yakıtlar püskürtüldü. Yakıtlar ayrıca klasik enjeksiyon başlangıç zamanında ana, %5 pilot ve %10 pilot püskürtmeler gerçekleştirilerek özgül yakıt tüketimi (ÖYT), silindir gaz basıncı, ısı dağılım oranı, CO2, CO, NH3 ve NOx emisyonlarındaki değişimler gözlemlenmiştir. Deneyler sonuncunda alınan veriler referans yakıtı olan %100 fosil kökenli dizel yakıt sonuçlarıyla kıyaslanmıştır.

Abstract:
The number of vehicles increasing day by day in the World and in our country also increases the use of fossil-based fuel as an energy source, and the exhaust emissions resulting from the burning of fossil-based fuels have become a threat to our World by polluting the environment and causing greenhouse effect. In order to reduce the exhaust emissions from vehicles with use of fossil-based fuels, the search for fuels that will mix with fossil-based fuels has been accelerated. In addition, the limited availability of fossil-based fuels in the World, their unsustainability, high costs and unpredictability of price fluctuations have accelerated the researches. Alcohol fuels can be produced in local agricultural products and their use potential is high, as their fuel properties are suitable for bleding with fossil-based fuels. The development of internal combustion engines have been continuing and injection strategies are of great importance over the development parameters. In this study, the effect of injection strategies (injection start time and injection amount) on engine performance and combustion characteristics using 2-butanol-ethanol-diesel fuel mixtures in a single-cylinder direct injection diesel engine at 1600 rpm and 50% load was investigated. In this study, using 100% fossil based diesel fuel, 94% diesel-5% ethanol-1% 2-butanol and 90% diesel-10% ethanol-2% 2-butanol fuels by volume, the classical (Main) injection start time was at 10.4o Crank Angle (CA) before the Top Dead Point (BTDC)  and injection start time was advanced from 2o CA from TDC and retarded 2o CA to TDC, the fuels were sprayed. In addition, the fuels have been sprayed with main, 5% pilot and 10% pilot jets at the start time of the classical injection, and changes in specific fuel consumption (BSFC), cylinder gas pressure, heat release rate, CO2, CO, NH3 and NOx emissions have been observed. The data obtained at the end of the experiments were compared with the results of 100% fossil based diesel fuel.