Dizel biyodizel biyoetanol ve metanol dörtlü yakıt karışımlarının yanma performans ve emisyon karakteristliklerine etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of diesel biodiesel bioethanol and methanol quadruple fuel blends on combustion performance and emission characteristics
Yazar: MURAT YÜCEL
Danışman: DR. DİLEK ÖZLEM ESEN
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Otomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Otomotiv Mühendisliği = Automotive Engineering

Özet:
Yeryüzünde fosil enerji kaynaklarının bir gün bitecek olması ve alternatif yakıt olarak kullanılabilecek maddeler ile fosil yakıtların ömrünü uzatma çabaları araştırmacıları ülkelerinin coğrafyasında üretilebilecek fosil yakıtlara alternatif yakıtlar aramaya yöneltmiştir. Biyodizel ve biyoetanol yakıtlarının bitkisel kaynaklardan üretilebiliyor olması, egzoz emisyonlarında olumlu sonuçlar vermeleri ve içten yanmalı motorlarda tek başına ya da karışım yakıtı olarak kullanılabilmelerinden dolayı ilgi odağı olmuştur.
Bu çalışmada dizel-biyodizel-biyoetanol-metanol dörtlü karışımlarının kütlesel olarak değişik oranlarda karışımlar oluşturulmuş, biyodizel ve alkol yakıtlarının yanma, performans ve emisyon karakteristiklerine etkisi incelenmiştir. Deneyler sabit 1750  dev/dak ve değişken yük şartlarında (40, 80, 120 ve 160 Nm) gerçekleştirilmiştir. Saf dizel yakıtı ve altı farklı karışım yakıtı testlerde kullanılmıştır. Test sonuçlarına bakıldığında 40, 80, 120 Nm motor yüklerinde en yüksek fren termik verimi dizel yakıta göre DB30E5M15 karışım yakıtından elde edilmiş ve 160 Nm motor yükünde dizel yakıtı ile DB30E5M15 yakıtının fren termik verimi yakın değerlerde elde edilmiştir. Gaz basıncı ve ısı dağılımının etkilerine bakıldığında oksijen oranı daha yüksek metanol yakıtının fazla olduğu DB30E5M15 ve DB30M10 için bu etki kendini daha fazla göstermiş, basınç ve ısı dağılımı daha erken yükselmeye başlamıştır. Tutuşma gecikmesi sonuçları değerlendirildiğinde DB30M10 karışım yakıtının genel olarak dizel yakıta göre iyi sonuçlar verdiği görülmekle birlikte karışım yakıtlarının tutuşma gecikmesi genel olarak kısalmıştır. Egzoz emisyon değerlerine bakıldığında, THC emisyonlarında en iyi değerlerin DB30E10 yakıtından elde edildiği, NOx emisyonları sonuçlarına bakıldığında 120 ve 160 Nm yüklerde DB30E10 yakıtından dizel yakıtına göre düşük değerlerde olduğu sonuçlar alınmıştır.

Anahtar Kelimeler: Biyodizel, Dizel, Etanol, Metanol, Performans,  Emisyon.

Abstract:
The fact that fossil-based energy resources on earth will one day run out and efforts to extend the life of fossil-based fuels with substances that can be used as alternative fuels have pushed researchers to search for alternative fuels to fossil fuels that can be produced in their country's geography. Biodiesel and bioethanol fuels have gained attention because they can be produced from plant sources, provide positive results in exhaust emissions, and can be used alone or as a mixture fuel in internal combustion engines. This study created diesel-biodiesel-bioethanol-methanol quaternary mixtures in different mass ratios and examined their effects on the combustion, performance, and emission characteristics of biodiesel and alcohol fuels. The experiments were carried out under constant 1750 rpm and variable load conditions (40 Nm–80 Nm–120 Nm–160 Nm). The tests used pure diesel fuel and six different blend fuels. Based on the test results, the DB30E5M15 blend fuel achieved the highest brake thermal efficiency at 40-80-120 Nm engine loads, surpassing that of diesel fuel. At 160 Nm engine loads, the brake thermal efficiency of both diesel fuel and DB30E5M15 fuel was comparable. When we look at the effects of gas pressure and heat dissipation, this effect manifested itself more for DB30E5M15 and DB30M10, which have more methanol fuel with higher oxygen content, and pressure and heat dissipation started to increase earlier. Evaluation of the ignition delay results reveals that DB30M10 blend fuel generally outperforms diesel fuel, with a generally shorter ignition delay. Considering the exhaust emission values, the best values in total HC (THC) emissions were obtained from DB30E10 fuel, and when looking at the NOx emissions results, lower values were obtained from DB30E10 fuel compared to diesel fuel at 120 Nm and 160 Nm loads.

Keywords: Diesel, Biodiesel, Ethanol, Methanol, Performance, Emissions.