Seçici katalitik indirgeme sisteminde farklı parametrelerin NOx emisyonlarına etkisinin deneysel olarak incelenmesi
Experimental investigation of the effects of different parameters on NOx emissions in a selective catalytic reduction system
Yazar: EMRAH ERÇEK
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ŞÜKRÜ AYHAN BAYDIR
Afyon Kocatepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Otomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Otomotiv Mühendisliği = Automotive Engineering ; Ulaşım = Transportation

Özet:
Bu çalışmada tek silindirli bir dizel motora SCR sistemi kurularak farklı parametrelerde NOx dönüşüm verimliliğini incelemek amaçlanmıştır. SCR sistemleri genel olarak motor elektronik kontrol ünitesi ile iletişim halindedir. Motorun o anki çalışma şartlarına bağlı olarak üreticinin belirlediği şartlarda DEF püskürtülüp sistem verimliliği kontrol edilmektedir. Bundan dolayı kurulan deney sisteminde motordan bağımsız SCR elektronik kontrol ünitesi ve yazılımı oluşturulmuştur. Sisteme istenildiği şekilde müdahale edilebilmesi bu çalışmanın önemini ortaya çıkarmaktadır. Bu amaçla belirlenen deney motoruna uygun egzoz sistemi tasarlanmış ve DEF enjektör karakteristiği çıkartılmıştır. Hazırlanan deney sisteminde DEF enjeksiyon miktarının, egzoz gazı sıcaklığının, DEF sıcaklığının, farklı DEF oranlarının ve SCR karıştırıcısının NOx emisyonları üzerine etkisi deneysel olarak incelenmiştir. Enjeksiyon miktarının 400 mg/s debide ve egzoz sıcaklığının 300 °C üzerindeki sıcaklıklarda iken en iyi NOx dönüşümü gerçekleşmiştir. Farklı DEF sıcaklıklarında yapılan deneylerde DEF sıcaklığı 40-45 °C iken maksimum NOx dönüşüm verimliliği elde edilmiştir. Farklı DEF oranlarında ise en iyi dönüşüm verimliliğinin DEF32 oranında olduğu görülmüştür. Aynı zamanda sisteme karıştırıcı eklendiğinde NOx dönüşüm verimliliğinde %16'ya kadar artış olduğu gözlemlenmiştir. Sonuç olarak yapılan deneyler ile SCR sistemlerinde optimum şartların belirlenmesi ile en iyi NOx dönüşümünün sağlandığı, minimum DEF tüketiminin elde edilebildiği ve sistemde üre birikmesi gibi olumsuz durumları azaltarak sistem verimliliğini artıran veriler elde edilmiştir.

Abstract:
In this study, it is aimed to examine the NOx conversion efficiency in different parameters by installing an SCR system on a single-cylinder diesel engine. SCR systems are generally in communication with the engine electronic control unit. Depending on the current operating conditions of the engine, DEF is sprayed under the conditions determined by the manufacturer and the efficiency of the system is checked. Therefore, SCR electronic control unit and software independent of the engine have been created in our experimental system. The fact that we can intervene in the system as we wish reveals the importance of this study. For this purpose, the exhaust system suitable for the specified test engine was designed and the DEF injector characteristic was extracted. In the experimental system, the effects of DEF injection amount, exhaust gas temperature, DEF temperature, different DEF ratios and SCR mixer on NOx emissions were investigated experimentally. The best NOx conversion was achieved when the injection amount was at a flow rate of 400 mg/s and at temperatures 300 °C above the exhaust temperature. In experiments performed at different DEF temperatures, maximum NOx conversion efficiency was obtained when the DEF temperature was 40-45 °C. At different DEF ratios, it was seen that the best conversion efficiency was DEF32. At the same time, it was observed that the NOx conversion efficiency increased up to 16% when a mixer was added to the system. As a result, with the experiments carried out, data were obtained that determine the optimum conditions in SCR systems, provide the best NOx conversion, obtain the minimum DEF consumption, and increase the system efficiency by reducing the negative conditions such as urea accumulation in the system.